Redis具有高可靠性，體現在兩方面：
- 一是數據盡量少丟失，通過前面介紹的持久化方式AOF和RDB，在宕機時可以恢復數據。
- 二是服務盡量少中斷，通過副本冗余來實現。
今天我們學習的就是通過主從復制實現副本冗余，從而實現Redis的高可靠性。
什么是主從復制
Redis提供主從庫模式，保證數據副本的一致，主從庫之間采用的是讀寫分離的方式。
為什么要讀寫分離？
如果允許所有節點能夠處理讀寫請求，就需要解決加鎖、實例間協商、數據同步等操作，會帶來巨額的開銷。
因此采用主從庫模式時，要配置主庫只寫，從庫只讀。
主從庫如何進行第一次同步？
當設置了主從庫模式，此時從庫是空的，如何進行主從庫的第一次同步呢？
Redis采用全量復制來進行第一次同步，具體有三個步驟，如下圖所示：
第一步，主從庫建立連接，協商同步。
- 從庫發送psync命令，表示進行數據同步。其中runID表示主庫ID，第一次不知道主庫的runID，就設置為"?"
- 主庫收到psync命令后，用FULLRESYNC響應，返回runID（主庫ID）和offset（主庫目前的復制進度）。
- 從庫收到響應后，記錄這兩個參數
第二步：主庫同步數據給從庫。
從庫收到數據后，在本地完成數據加載。這過程依賴於RDB快照。
- 主庫執行bgsave命令，生成RDB文件，再把文件發強從庫。
- 從庫收到RDB文件后，先清空當前數據庫，然后加載RDB文件。
第三步，主庫發送新寫命令給從庫
主庫在數據同步過程中，會記錄所有寫操作，避免丟失同步過程接收的新的寫命令。
- 主庫使用replication buffer來新的寫命令。
- 當從庫加載RDB文件完成后，主庫再把replication buffer的內容發送給從庫，從庫再執行這些操作實現同步。
關於replication buffer的更多內容，下面再介紹。
如果有多個從庫，每個從庫都要跟主庫進行全量同步，這樣主庫的壓力會很大。
主從級聯模式
Redis提供“主-從-從”模式將主庫生成RDB和傳輸RDB的壓力，以級聯的方式分散到從庫上。
簡單來說，構建父子從庫結構，子從庫的數據同步從父從庫獲取。如下圖所示：
在從庫上執行命令：replicaof 所選從庫的IP 6379，就可以設置從庫的父從庫了。
至此，主從庫完成了第一次同步，那后續如何保持同步呢？
如何保持同步？
當主從庫完成同步后，會維護一個網絡連接，主庫會通過這個連接將后續的命令同步給從庫。
但是這里有潛在的風險點：如果網絡斷連或者出現阻塞了，那怎么辦呢？
主從庫間網絡斷了怎么辦？
在Redis 2.8之前，網絡斷了后要重新進行全量復制。但在Redis 2.8之后，Redis提供了增量復制的方式。
當建立了主從結構后，主庫會把寫命令寫入repl_backlog_buffer緩沖區里，當網絡斷開並重新連接后，從庫會發送同步命令，然后主庫再把未同步的命令發送給從庫，從庫執行這些命令就恢復數據一致了。具體流程如下圖所示：
repl_backlog_buffer是一個環形緩沖區，如下圖所示：
由於其環形結構，當因為網絡問題影響從庫讀取命令的速度，會出現寫滿后繼續寫入命令時，會覆蓋掉從庫還沒讀的內容，從而造成數據不一致，需要重新全量復制。
因此要根據情況來設置repl_backlog_buffer的大小，通過配置repl_backlog_size來調整緩沖區大小。配置公式為：緩沖空間大小 = 主庫寫入命令速度 * 操作大小 - 主從庫間網絡傳輸命令速度 * 操作大小。而repl_backlog_size= 緩沖空間 * 2。
例如主庫寫操作2000/秒，每個操作大小2KB，網絡傳輸1000個操作/秒，那緩沖空間大小=2000*2 - 1000*2=2MB，那repl_backlog_size就設置為4MB。
拓展
為什么主庫間的數據復制同步不使用AOF？
有三方面原因：
- RDB文件是經過二進制壓縮的，文件很小，這樣主從庫間傳輸就很快。
- 從庫加載RDB文件速度很快，而AOF日志還要逐行命令執行，速度很慢。
- 假設使用AOF，那就必須打開AOF，Redis默認是不開啟AOF的，可能會影響Redis性能。
關於replication buffer
每個與Redis通信的客戶端（從庫也算client），都會分配一個buffer，所有數據交互都是通過這個buffer進行的。
Redis先把數據寫到這個buffer中，然后再把buffer中的數據發到client的socket中，通過網絡發送出去，完成數據交互。
而主從同步的這個buffer，是用於保證主從數據一致的，所以才叫它replication buffer。
可以通過配置項client-output-buffer-limit來配置這個buffer的大小。當保存到buffer里的內容超過限制，主庫會強制斷開這個client的連接。這樣會有潛在風險。
如果從庫處理主庫傳輸的命令非常慢，就會把這個buffer撐滿，然后主庫會斷開連接。中斷后，從庫再次發起復制請求，可能會導致惡性循環，引發復制風暴。
小結
- 主從庫模式是采用RDB快照的全量復制 + 基於長連接的網絡通信實現主從復制的。
- 通過“主-從-從”模式，將主庫生成RDB和傳輸RDB的壓力，以級聯的方式分散到從庫上。
- 當網絡中斷，通過主庫的repl_backlog_buffer，實現增量復制，無須重新全量復制。
- repl_backlog_buffer是環形緩沖區，要根據網絡狀況，合理配置其大小。
- 一個Redis實例的數據庫不要太大，在幾GB比較合適，這樣可以減少RDB文件生成、傳輸和重新加載的開銷。