Redis进阶——主从复制：命令演示搭建
前言
一般来说，要将Redis运用于工程中，只使用一台Redis服务是万万不能的，在实际的场景当中单一节点的redis容易面临风险。主要原因有：
- 结构：单个Redis服务器会发生单点故障，其次一台服务器需处理所有的请求负载，压力较大
- 容量：单个Redis服务器内存容量有限，就算一台Redis服务器内存容量为256g，也不能将所有内存用作Redis存储内存，通常情况，单台Redis最大使用内存不应该超过20g
如果服务器发生故障，就需要迁移到另外一台服务器上并且还要考虑数据同步问题，另外也存在容量瓶颈现象，当有需求需要扩容Redis内存，就需不断加升内存！
解决办法
通常，我们为了避免服务的单点故障，会把数据复制到多个副本并放在不同的服务器上，且这些拥有数据副本的服务器可以用于处理客户端的读请求，扩展整体的性能！
什么是主从复制？
主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。
结构图解如下：
✦ 解析：采用读写分离。主服务器master可提供读写操作（为了减轻压力通常只处理写请求），当master的数据发生变化，master会发出命令流来保持对salve的数据更新（slave通常提供读）
默认情况下，每台Redis服务器都是主节点；一个master可以有多个slave，即一主多从，但一个从节点只能有一个主节点（爸爸可以有多个孩子，但孩子只有一个亲生父亲！）
★ 主从复制的好处：
- 数据冗余，实现数据的热备份（另一种持久化模式）
- 故障恢复，避免单点故障带来的服务不可用（主挂了，从顶上）
- 负载均衡：配合读写分离，分担负载，主节点负载读写，从节点负责读，提高服务器并发量
- 高可用基础，是哨兵机制和集群实现的基础
主从复制的配置
如果是真实服务器或多个虚拟机，port 端口号可以一样，但是bind绑定的 IP 地址要不一样！
1、伪造3台服务器
由于条件有限，这里我使用的是伪服务器，用的都是本地服务127.0.0.1，拷贝三份redis.conf 配置文件充当3个服务器，如图：
! ! 注意：大家演示操作的时候，建议默认的配置文件备份一下，恢复默认配置易忘记改动的参数
这里我分别用：6379、6380、6381 三个端口号，redis.conf 配置文件名称也记得区分一下，配置文件中的几个参数需要配置：
# 设置为后台运行
daemonize yes
-- 如果是像我一样一台机器伪造3个服务器，需要命名区分，如果是3台机器则不需要
# 保存pid的文件 ————每个conf配置文件对应自己的端口号区分下名称
pidfile /var/run/redis_6380.pid # 即redis81.conf就命名：redis_6381.pid，以此类推
# 指定日志文件， (命名区分同上)
logfile "6380.log"
# 指定rdb文件的名称 (命名区分同上)
dbfilename dump6380.rdb
-- 如果是三台机器 上述命名可以不区分，但是这里绑定IP就是机器的IP地址
# 绑定的主机地址，这里注释掉，开放ip连接
#bind 127.0.0.1☛ 查看结果：上述三个conf 配置文件参数修改好后，再分别启动3台服务器，查看服务进程结果：
2、配置一主二从
上面也讲述过了，默认情况，每台Redis服务器都是主节点，查看节点信息如下：
- redis-cli -p [端口号]：连接具体端口的客户端
- info replication：查看复制信息
根据上图所示，每台服务器默认都是主节点，所以只需要配置从机就好了，把6379当主节点，另外6380、6381 当作从节点，分别在redis80.conf 、redis81.conf 配置文件中设置参数如下：
########################## REPLICATION（主从复制） ##########################
# 在5.0版本中使用了replicaof代替了slaveof，slaveof还可以继续使用，建议使用replicaof
replicaof # 主机的IP、主机的端口
#----------------------------- 其他参数设置 ------------------------------
-- 注意1：如master设置了requirepass密码，slave用此选项指定master认证密码
# masterauth
-- 注意2：作为从服务器，默认情况下是只读的（yes），可以修改成NO，用于写（不建议）。
slave-read-only yes 具体设置：修改 80、81的conf 配置文件参数如下： 一主（79）二从（80、81）
设置完毕记得重启所有的服务和重新连接各客户端，再次查看各节点信息：
3、配置完成，测试数据
✧ 情况一：主机写入数据，从机读取数据
✧ 情况二：从机写入数据
✧ 情况三：主机宕机，从机状态如何？
宕机后的主机，重连服务后，从机状态如何？
- 主机宕机后，从机读取数据不影响
- 主机重新连接后，正常运行，写入的新数据也能被从机立刻读取！
✧ 情况四：从机宕机，主机和其他从机状态如何？
即使主机在从机宕机期间，写入新数据，从机一旦重启服务后，也能够获取到这部分数据！
☁思考：为什么从机宕机了，重连后，也能恢复主机在从机宕机期间新产生的数据呢？
主从复制原理
注意：在2.8版本之前只有全量复制，而2.8版本后有全量和增量复制
全量复制：将主节点中整个数据文件都发送给从节点（重型操作）增量复制：主和从节点在中断期间，主库所执行的写命令发送给从节点
注意：如中断时间过长，主节点没完全保存中断期间执行的写命令，仍然会使用全量复制
▎全量复制如何理解？
从节点宕机后，重连服务后，会自动向master发送一条sync同步命令，master收到命令后，收集所有数据集命令，再把整个数据文件传送给slave从机，完成从机的数据同步！
★ 3个阶段
Redis的主从复制过程大体上分3个阶段：建立连接、数据同步、命令传播
▶ 第一阶段是主从库间建立连接、协商同步的过程
psync 命令包含了主库的 runID 和复制进度 offset 。
- runID：每个 Redis 实例启动时会自动生成的一个随机 ID，用来唯一标记这个实例。当从库和主库第一次复制时，因为不知道主库的 runID，所以将 runID 设为“？”。
- offset，此时设为 -1，表示第一次复制。
主库收到 psync 命令后，会用 FULLRESYNC 响应命令带上两个参数：主库 runID 和主库目前的复制进度 offset，返回给从库。从库收到后，记录下这两个参数。
注意：FULLRESYNC 响应表示第一次复制采用的全量复制
从库给主库发送 psync 命令，表示要进行数据同步。主库接收命令后来启动复制。
▶ 第二阶段，主库将所有数据同步给从库。
主库执行 bgsave 命令，开始全量复制，生成 RDB 文件并发给从库。从库接收后，先清空当前数据库，再加载 RDB 文件（避免从库的旧数据与主机发过来的rdb数据文件内容冲突），主库同步给从库数据过程中，不会阻塞，仍然正常接收客户端请求。
在同步数据过程中，由于主库仍可接收客户端写请求，这些新产生的写操作未记录到刚生成的RDB文件中，所以为了保证主从库的数据一致性，主库会记录 RDB 文件生成后收到的所有新写操作。再写入到专门的 replication buffer 缓冲区
▶ 第三个阶段，主库发送新写命令给从库 （ 第二阶段同步过程中新收到的写命令）
当主库把RDB 文件传送给从库完毕后，就会把 replication buffer 缓冲区中的数据再发给从库，从库再重新执行这些操作。完成主从库的数据一致性！
★ Replication_buffer 缓冲区
主库会为每一个连接到自己的客户端创建一个replication buffer，用来发送增量写命令。即从库同步主库的rdb文件阶段，主库新产生的写命令会存入到该缓冲区，等从机完成rdb文件的同步后，主库再把该缓冲区的数据发给从库继续同步，保证主从数据一致性
思考一：如果replication buffer缓冲区写满了怎么办？
答：无论客户端是普通客户端还是从库，会断开其客户端连接，重新尝试全量同步
思考二：如何避免replication buffer缓冲区写满？
答：可以在redis.config文件中配置如下参数：
# 主从复制缓存区，32mb表示缓冲区最大是32mb，8mb 60表示如果60s内写入量超过8mb，就会溢出
client-output-buffer-limit slave 32mb 8mb 60!! 注意：把缓冲区最大值调大，或把每秒允许的写入量增加，可减小缓冲区溢出的概率。但如果连接redis服务器的客户端越多，对内存的损耗也越大，故控制从节点的数量，也可以控制缓存区对内存的开销。当然也可以控制主节点的写命令接收速率。
？ 思考：第二阶段完成rdb文件的同步后，在开始执行第三阶段的时候，此时断开连接怎么办？？
从库完成RDB文件同步后，会继续同步从库的增量写命令。如果同步增量写命令的过程中，主从节点中断连接了，怎么办呢？重新连接后需要再次进行全量同步吗？？？？
答：不一定，此时依赖Repl_backlog_buffer缓冲区，请看下方增量复制详解说明。
▎增量复制如何理解？
在master主节点与slave从节点中断连接期间，主节点所产生的新的写命令，会被发送给重连后的从节点（只是中断期间产生新写命令，而不是复制全部数据给从库）
这就是为什么从机断联了，重连后，也能恢复主机在从机宕机期间新产生的数据
图解如下：
✦ Repl_backlog_buffer 环形缓冲区
主库的写命令，除了传给从库后，还会写入repl_backlog_buffer，当主从断开后，重新建立连接，从库会发送之前的那个命令：psync $master_runid $offset
这个时候，主库就会在repl_backlog_buffer中找到offset的位置，把之后的写命令写入replication buffer同步给从库。
目的：解决从库断开后，找到主从差异数据而设立的环形缓冲区，避免全量同步的性能开销
图解：
✧ 解析：如上图，主库按顺时针方向写命令，从库建立连接后，还有key3和key4这2个命令没有同步，主库只要把这2个命令同步给从库就行了。主库也会记录一个自己的offset，主库offset 和 从库offset之间的命令就是需要同步的增量命令（即 key3、key4）
✧ 注意：
- 主库不会给每个从库分配一个repl_backlog_buffer，而是所有从库共享一个
- 如果环形缓冲区写满了，继续写入就会覆盖最前面的命令
- 从库读取慢，从库发送的offset就找不到了（被主库写命令覆盖），只能进行一次全量同步
- 从库断开时间过长，会被主库的写命令覆盖，从库重连后，只能全量复制
redis.conf 配置文件中可设置repl_backlog_size参数的大小，降低从库重连后全量同步的概率
关闭持久化时，复制的安全性
在进行主从复制设置时，强烈建议在主服务器上开启持久化，当不能这么做时，例如由于非常慢的磁盘性能而导致的延迟问题，应该配置实例来避免重置后自动重启
？为什么不开启持久化的主服务器自动重启非常危险呢
- 假设A节点是master，并关闭持久化，节点B和C 从 节点A复制数据。
- 一旦A节点发生崩溃，由于具有自动重启系统可以自动重启，但由于关闭了持久化，节点重启后其数据为空
- 节点B和C 会从 节点A进行复制数据，由于节点A是空数据集，复制后的数据也只是一个空数据集，从而覆盖了它们之前的数据副本
☛ 结论：如果数据比较重要，使用了主从复制并关闭了master的持久化，都应禁止实例自动重启
什么是无磁盘复制模式？
Redis 默认是磁盘复制，从2.8.18版本开始尝试支持无磁盘的复制。使用这种设置时，子进程直接将RDB通过网络发送给从服务器，不使用磁盘作为中间存储
无磁盘复制模式：master创建一个新进程直接dump RDB到slave的socket，不经过主进程，不经过硬盘。适用于disk较慢，并且网络较快的时候。
- repl-diskless-sync参数：启动无磁盘复制
- repl-diskless-sync-delay参数：传输开始的延迟时间（单位：秒）
master等待一个repl-diskless-sync-delay 的秒数，如果没slave来的话，就直接传，后来的得排队等了; 否则就可以一起传。