redis主从复制

概述

Redis有三种集群模式，分别是：主从模式、哨兵模式、Cluster模式
主从模式是三种模式中最简单的，在主从复制中分为主数据库(master)和从数据库(slave)，若master出现宕机，需要手动配置slave转为master。
后来为了高可用提出来哨兵模式，可以选择出slave转为master，提升可用性，但不能动态扩充。
后来又有了cluster集群模式。

本文介绍主从模式，以及如何数据同步

主从复制

主从复制是数据同步方式，解决了单点故障的问题，但不能保证高可用（是高可用的基础）。主要用来实现 redis 数据的可靠性，防止主 redis 所在磁盘损坏，造成数据永久丢失。

主从之间采用异步复制的方式，以及采用读写分离的方式，主节点（master）可以进行读写操作，从节点（replica）一般是只读。也就是说，所有的数据修改只在主节点上进行，然后将最新的数据同步给节点，这样就使得主从服务器的数据是一致的。

命令：redis-server --replicaof 127.0.0.1 7001
执行该命令后，当前服务器得redis-server就会成为127.0.0.1 7001的从数据库了，使用从数据库可以使得数据更加安全。从数据库具有只读属性，不能写。

注意：

1）主从复制无法提供高可用和数据保护能力，因为主节点发生故障时，需要手动进行故障转移。

2）从节点主动向主节点建立连接，从节点主动同步主节点的数据。

数据同步方式

全量数据同步

1. 从数据库连接到主数据库

2. 从数据库发送ping命令，主数据库回复pong命令

   发送ping主要是为了（相当于tcp的 keepalive 心跳包）检测主数据库是否有响应

3. 从数据库发送一个同步命令，主数据库进行异步发送数据

   无论主数据采用aof还是rdb的持久化方式，在主从复制的时候都以rdb的数据格式进行复制

4. 从数据库根据rdb调整内存后，发送给主数据库完成同步命令

增量数据同步

在从数据库连接着主数据库情况下，由于网络原因，某些数据出现主从不一致的情况，这时候可以容忍数据不一致的情况，通过设置环形缓冲区，将网络抖动时候的数据先写入环形缓冲区，从数据库会记录一个偏移值，在主数据库发送数据前，从数据库先把偏移值发送给主数据库，看偏移值是否在环形缓冲区中，然后再将环形缓冲区中偏移值往后的数据发送到从数据库中。

主从复制的实现

服务器runid

RUNID用于构建主从的关系。无论主库还是从库都有自己的 RUN ID ， RUN ID 启动时自动产生， RUN ID 由 40 个随机的十六进制字符组成。

当从库对主库初次复制时，主库将自身的 RUN ID 传送给从库，从库会将 RUN ID 保存。 当从库断线重连主库时，从库将向主库发送之前保存的 RUN ID ：

• 从库 RUN ID 和主库 RUN ID 一致，说明从库断线前复制的就是当前的主库；主库尝试执行增量同步操作；
• 若不一致，说明从库断线前复制的主库并不时当前的主库，则主库将对从库执行全量同步操作。

复制偏移量

主从都会维护一个复制偏移量：

• 主库向从库发送 N 个字节的数据时，将自己的复制偏移量上加 N；
• 从库接收到主库发送的 N 个字节数据时，将自己的复制偏移量加上 N。

通过比较主从偏移量得知主从之间数据是否一致；偏移量相同，则数据一致；偏移量不同，则数据不一致。

环形缓冲区

本质：固定长度先进先出队列；

存储内容：如下图；

当因某些原因（网络抖动或从库宕机）从库与主库断开连接，避免重新连接后开始全量同步，在主库设置了一个环形缓冲区；该缓冲区会在从库失联期间累计主库的写操作；当从库重连，会发送自身的复制偏移量到主库，主库会比较主从的复制偏移量

• 若从库 offset 还在复制积压缓冲区中，则进行增量同步；
• 否则，主库将对从库执行全量同步。

配置

# redis.conf
# 环形缓冲区的大小 为1mb
repl-backlog-size 1mb
# 如果所有从库断开连接 3600 秒后没有从库连接，则释放环形缓冲区
repl-backlog-ttl 3600

大小确定： disconnect_time * write_size_per_second
disconnect_time ：从库断线后重连主库所需的平均时间（以秒为单位）；
write_size_per_second ：主库平均每秒产生的写命令数据量；

偏移量会出现环绕回去，变成0的情况吗？

​  偏移量最大为2^64，就算一天增加1个亿，也要好几千年，不会存在这种问题。