Redis主从复制机制详解

Redis有两种不同的持久化方式，Redis服务器通过持久化，把Redis内存中持久化到硬盘当中，当Redis宕机时，我们重启Redis服务器时，可以由RDB文件或AOF文件恢复内存中的数据。

不过持久化后的数据仍然只在一台机器上，因此当硬件发生故障时，比如主板或CPU坏了，这时候无法重启服务器，有什么办法可以保证服务器发生故障时数据的安全性？或者可以快速恢复数据呢？想做到这一点，我们需要再了解Redis另外一种机制：主从复制。

什么是主从复制

Redis的主从复制机制是指可以让从服务器(slave)能精确复制主服务器(master)的数据，如下图所示：

上面的图表示的是一台master服务器与slave服务器的情况，其实一台master服务器也可以对应多台slave服务器，如下图所示：

另外，slave服务器也可以有自己的slave服务器，这样的服务器称为sub-slave,而这些sub-slave通过主从复制最终数据也能与master保持一致，如下图所示：

主从复制的方式和工作原理

Redis的主从复制是异步复制，异步分为两个方面，一个是master服务器在将数据同步到slave时是异步的，因此master服务器在这里仍然可以接收其他请求，一个是slave在接收同步数据也是异步的。

复制方式

Redis主从复制分为以下三种方式：

一、当master服务器与slave服务器正常连接时，master服务器会发送数据命令流给slave服务器,将自身数据的改变复制到slave服务器。

二、当因为各种原因master服务器与slave服务器断开后，slave服务器在重新连上master服务器时会尝试重新获取断开后未同步的数据即部分同步，或者称为部分复制。

三、如果无法部分同步(比如初次同步)，则会请求进行全量同步，这时master服务器会将自己的rdb文件发送给slave服务器进行数据同步，并记录同步期间的其他写入，再发送给slave服务器，以达到完全同步的目的，这种方式称为全量复制。

工作原理

master服务器会记录一个replicationId的伪随机字符串，用于标识当前的数据集版本，还会记录一个当数据集的偏移量offset，不管master是否有配置slave服务器，replication Id和offset会一直记录并成对存在，我们可以通过以下命令查看replication Id和offset：

> info repliaction
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通过redis-cli在master或slave服务器执行该命令会打印类似以下信息(不同服务器数据不同，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
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当master与slave正常连接时，slave使用PSYNC命令向master发送自己记录的旧master的replication id和offset，而master会计算与slave之间的数据偏移量，并将缓冲区中的偏移数量同步到slave，此时master和slave的数据一致。

而如果slave引用的replication太旧了，master与slave之间的数据差异太大，则master与slave之间会使用全量复制的进行数据同步。

配置主从复制

Redis的主从配置非常简单，我们可以使用两种方式来配置主从服务器，在这时我们先假设Redis的master服务器地址为192.168.0.101。

客户端发送同步命令

# 向客户端
saveof 192.168.1.101 6379
复制代码

slave服务器配置主服务器

在这里slave服务器的redis.conf通过saveof选项，可以指定master服务器，如下：

slaveof 192.168.1.101 6379
复制代码

通过上面两种方式的配置，master服务器与slave服务器便已经可以开始进行数据同步了。

master要求验证

上面配置的是master服务器没有设置密码的情况，如果master设置了密码，则可以在连接到slave服务器的redis-cli执行下面的命令：

# <password>指代实际的密码
config set masterauth <password>
复制代码

或者在slave服务器的redis.conf中配置下面的选项：

# <password>指代实际的密码
masterauth <password>
复制代码

避免slave被清空

slave会被清空？slave不用同步了master的数据吗？备份的数据怎么会清空了呢？

当master服务器关闭了持久化时，如果发生故障后自动重启时，由本地没有保存持久化的数据，重启的Redis内存数据为空，而slave会自动同步master的数据，这时候，slave服务器的数据也会被清空。

如何避免slave被清空呢？

如果条件允许(一般都可以的)，master服务器还是要开启持久化，这样master故障重启时，可以快速恢复数据，而同步这台master的slave数据也不会被清空。

如果master不能开启持久化，则不应该设置让master发生故障后重启(有些机器会配置自动重启)，而是将某个slave服务器升级为master服务器，对外继续提供服务。

slave默认为只读的

在Redis2.6以后，slave只读模式是默认开启的，我们可以通过配置文件中的slave-read-only选项配置是否开启只读模式：

# 默认是yes
slave-read-only yes/no 
复制代码

或者在客户端中通过config set命令设置是否开启只读模式：

config set slave-read-only no
复制代码

上面将slave服务器设置为可以写入，但是要注意，如果slave也配置了自己的从服务器(sub-slave),那么sub-slave只会同步从master服务器同步到slave的数据，而并会同步我们直接写入slave服务器的数据。

主从复制中的key过期问题

我们都知道Redis可以通过设置key的过期时间来限制key的生存时间，Redis处理key过期有惰性删除和定期删除两种机制，而在配置主从复制后，slave服务器就没有权限处理过期的key，这样的话，对于在master上过期的key，在slave服务器就可能被读取，所以master会累积过期的key，积累一定的量之后，发送del命令到slave，删除slave上的key。

如果slave服务器升级为master服务器，则它将开始独立地计算key过期时间，而不需要通过master服务器的帮助。

主从复制的作用

保存Redis数据副本

当我们只是通过RDB或AOF把Redis的内存数据持久化毕竟只是在本地，并不能保证绝对的安全，而通过将数据同步slave服务器上，可以保留多一个数据备份，更好地保证数据的安全。

读写分离

在配置了主从复制之后，如果master服务器的读写压力太大，可以进行读写分离，客户端向master服务器写入数据，在读数据时，则访问slave服务器，从而减轻master服务器的访问压力。

高可用性与故障转移

服务器的高可用性是指服务器能提供7*24小时不间断的服务，Redis可以通过Sentinel系统管理多个Redis服务器，当master服务器发生故障时，Sentineal系统会根据一定的规则将某台slave服务器升级为master服务器,继续提供服务，实现故障转移，保证Redis服务不间断。

小结

Redis的主从复制可以让我们把Redis中的数据同步到其他服务器上，为数据安全提供更加安全的保障，也可以让我们的服务器在发生故障时而无法重启时，可以更加快速地切换服务器，继续对外提供服务。