Redis主從復制機制詳解

Redis有兩種不同的持久化方式，Redis服務器通過持久化，把Redis內存中持久化到硬盤當中，當Redis宕機時，我們重啟Redis服務器時，可以由RDB文件或AOF文件恢復內存中的數據。

不過持久化后的數據仍然只在一台機器上，因此當硬件發生故障時，比如主板或CPU壞了，這時候無法重啟服務器，有什么辦法可以保證服務器發生故障時數據的安全性？或者可以快速恢復數據呢？想做到這一點，我們需要再了解Redis另外一種機制：主從復制。

什么是主從復制

Redis的主從復制機制是指可以讓從服務器(slave)能精確復制主服務器(master)的數據，如下圖所示：

 

 

上面的圖表示的是一台master服務器與slave服務器的情況，其實一台master服務器也可以對應多台slave服務器，如下圖所示：

 

 

另外，slave服務器也可以有自己的slave服務器，這樣的服務器稱為sub-slave,而這些sub-slave通過主從復制最終數據也能與master保持一致，如下圖所示：

 

 

主從復制的方式和工作原理

Redis的主從復制是異步復制，異步分為兩個方面，一個是master服務器在將數據同步到slave時是異步的，因此master服務器在這里仍然可以接收其他請求，一個是slave在接收同步數據也是異步的。

復制方式

Redis主從復制分為以下三種方式：

一、當master服務器與slave服務器正常連接時，master服務器會發送數據命令流給slave服務器,將自身數據的改變復制到slave服務器。

二、當因為各種原因master服務器與slave服務器斷開后，slave服務器在重新連上master服務器時會嘗試重新獲取斷開后未同步的數據即部分同步，或者稱為部分復制。

三、如果無法部分同步(比如初次同步)，則會請求進行全量同步，這時master服務器會將自己的rdb文件發送給slave服務器進行數據同步，並記錄同步期間的其他寫入，再發送給slave服務器，以達到完全同步的目的，這種方式稱為全量復制。

工作原理

master服務器會記錄一個replicationId的偽隨機字符串，用於標識當前的數據集版本，還會記錄一個當數據集的偏移量offset，不管master是否有配置slave服務器，replication Id和offset會一直記錄並成對存在，我們可以通過以下命令查看replication Id和offset：

> info repliaction
復制代碼

通過redis-cli在master或slave服務器執行該命令會打印類似以下信息(不同服務器數據不同，打印信息不同)：

connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=9472,lag=1
master_replid:2cbd65f847c0acd608c69f93010dcaa6dd551cee
master_repl_offset:9472
復制代碼

當master與slave正常連接時，slave使用PSYNC命令向master發送自己記錄的舊master的replication id和offset，而master會計算與slave之間的數據偏移量，並將緩沖區中的偏移數量同步到slave，此時master和slave的數據一致。

而如果slave引用的replication太舊了，master與slave之間的數據差異太大，則master與slave之間會使用全量復制的進行數據同步。

配置主從復制

Redis的主從配置非常簡單，我們可以使用兩種方式來配置主從服務器，在這時我們先假設Redis的master服務器地址為192.168.0.101。

客戶端發送同步命令

# 向客戶端 saveof 192.168.1.101 6379 復制代碼

slave服務器配置主服務器

在這里slave服務器的redis.conf通過saveof選項，可以指定master服務器，如下：

slaveof 192.168.1.101 6379
復制代碼

通過上面兩種方式的配置，master服務器與slave服務器便已經可以開始進行數據同步了。

master要求驗證

上面配置的是master服務器沒有設置密碼的情況，如果master設置了密碼，則可以在連接到slave服務器的redis-cli執行下面的命令：

# <password>指代實際的密碼 config set masterauth <password> 復制代碼

或者在slave服務器的redis.conf中配置下面的選項：

# <password>指代實際的密碼 masterauth <password> 復制代碼

避免slave被清空

slave會被清空？slave不用同步了master的數據嗎？備份的數據怎么會清空了呢？

當master服務器關閉了持久化時，如果發生故障后自動重啟時，由本地沒有保存持久化的數據，重啟的Redis內存數據為空，而slave會自動同步master的數據，這時候，slave服務器的數據也會被清空。

如何避免slave被清空呢？

如果條件允許(一般都可以的)，master服務器還是要開啟持久化，這樣master故障重啟時，可以快速恢復數據，而同步這台master的slave數據也不會被清空。

如果master不能開啟持久化，則不應該設置讓master發生故障后重啟(有些機器會配置自動重啟)，而是將某個slave服務器升級為master服務器，對外繼續提供服務。

slave默認為只讀的

在Redis2.6以后，slave只讀模式是默認開啟的，我們可以通過配置文件中的slave-read-only選項配置是否開啟只讀模式：

# 默認是yes slave-read-only yes/no 復制代碼

或者在客戶端中通過config set命令設置是否開啟只讀模式：

config set slave-read-only no 復制代碼

上面將slave服務器設置為可以寫入，但是要注意，如果slave也配置了自己的從服務器(sub-slave),那么sub-slave只會同步從master服務器同步到slave的數據，而並會同步我們直接寫入slave服務器的數據。

主從復制中的key過期問題

我們都知道Redis可以通過設置key的過期時間來限制key的生存時間，Redis處理key過期有惰性刪除和定期刪除兩種機制，而在配置主從復制后，slave服務器就沒有權限處理過期的key，這樣的話，對於在master上過期的key，在slave服務器就可能被讀取，所以master會累積過期的key，積累一定的量之后，發送del命令到slave，刪除slave上的key。

如果slave服務器升級為master服務器 ，則它將開始獨立地計算key過期時間，而不需要通過master服務器的幫助。

主從復制的作用

保存Redis數據副本

當我們只是通過RDB或AOF把Redis的內存數據持久化畢竟只是在本地，並不能保證絕對的安全，而通過將數據同步slave服務器上，可以保留多一個數據備份，更好地保證數據的安全。

讀寫分離

在配置了主從復制之后，如果master服務器的讀寫壓力太大，可以進行讀寫分離，客戶端向master服務器寫入數據，在讀數據時，則訪問slave服務器，從而減輕master服務器的訪問壓力。

 

 

高可用性與故障轉移

服務器的高可用性是指服務器能提供7*24小時不間斷的服務，Redis可以通過Sentinel系統管理多個Redis服務器，當master服務器發生故障時，Sentineal系統會根據一定的規則將某台slave服務器升級為master服務器,繼續提供服務，實現故障轉移，保證Redis服務不間斷。

小結

Redis的主從復制可以讓我們把Redis中的數據同步到其他服務器上，為數據安全提供更加安全的保障，也可以讓我們的服務器在發生故障時而無法重啟時，可以更加快速地切換服務器，繼續對外提供服務。