在上篇文章Linux安装Redis中我们在Linux服务器上完成了Redis的安装，并且也能正常使用了。但只有一个redis节点提供服务会存在一个很明显的问题，这台redis挂了怎么办？那就会导致所有的请求全都被打到数据库，降低系统的性能。所以，我们需要部署多个redis节点来保证高可用性。redis最常见的保证高可用的方案有三种：主从（master-slave）模式、哨兵模式和集群。本篇文章主要介绍主从复制模式的原理及搭建。
什么是主从模式
主从复制模式就是，部署多台redis节点，其中只有一台节点是主节点（master），其他的节点都是从节点（slave），也叫备份节点（replica）。只有master节点提供数据的事务性操作（增删改），slave节点只提供读操作。所有slave节点的数据都是从master节点同步过来的。该模式的架构图如下：
该图只是最简单的一种主从结构方式，所有的slave节点都挂在master节点上，这样做的好处是slave节点与master节点的数据延迟较小；缺点是如果slave节点数量很多，master同步一次数据的耗时就很长。针对这一问题，可以使用下图中的主从架构：
master下面只挂一个slave节点，其他的slave节点挂在这个slave节点下面，这样，master节点每次只需要把数据同步给它下面的那一个slave节点即可，后续slave节点的数据同步由这个slave节点完成。这样做虽然降低了master节点做数据同步的压力，但也导致slave节点与master节点数据不一致的延迟更高。
主从模式原理
从主从模式的架构图可以看出，主从模式的核心就是master节点与slave节点之间的数据同步。需要注意的是，Redis和大部分中间件的主从模式中的数据同步都是由slave节点主动发起的，原因是主从模式中只有一个master节点，剩余的全是slave节点，如果由master节点主动推送数据到各个slave节点，首先维护成本太大，master节点上要维护所有slave的地址信息，而且在增加slave节点的时候，也要同步维护到master上，这样master才能将数据同步到所有的slave上面；其次master性能受影响，节点之间同步数据肯定要通过网络传输数据，由master节点建立所有slave节点的连接会对master的性能产生较大影响。而由slave发起数据同步则避免了上述问题，只需在每个slave中维护一个master的地址即可。
Redis中主从节点数据同步有两种方式：全量数据同步和增量数据同步。
全量数据同步
全量数据同步一般发生在slave节点初始化阶段，需要将master上的所有数据全部复制过来。全量同步的流程图如下：
- slave节点根据配置的master节点信息，连接上master节点，并向master节点发送SYNC命令；
- master节点收到SYNC命令后，执行BGSAVE命令异步将内存数据生成到rdb快照文件中，同时将生成rdb文件期间所有的写命令记录到一个缓冲区，保证数据同步的完整性；
- master节点的rdb快照文件生成完成后，将该rdb文件发送给slave节点；
- slave节点收到rdb快照文件后，丢弃所有内存中的旧数据，并将rdb文件中的数据载入到内存中；
- master节点将rdb快照文件发送完毕后，开始将缓冲区中的写命令发送给slave节点；
- slave节点完成rdb文件数据的载入后，开始执行接收到的写命令。
以上就是master-slave全量同步的原理，执行完上述动作后，slave节点就可以接受来自用户的读请求，同时，master节点与slave节点进入命令传播阶段，在该阶段master节点会将自己执行的写命令发送给slave节点，slave节点接受并执行写命令，从而保证master节点与slave节点的数据一致性。
增量数据同步
Redis2.8版本之前，是不支持增量数据同步的，只支持全量同步。增量数据同步是指slave节点初始化完成后，master节点执行的写命令同步到slave节点的过程。该过程比较简单，master节点每执行一个写命令后就会将该命令发送给slave节点执行，从而达到数据同步的目的。
但有一点需要注意，当增量复制过程中发生了异常导致同步失败时，是要支持断点续传的，也就是在异常恢复之后，是要支持从上次断掉的地方继续同步的，而不是全量数据同步。这就需要在master节点和slave节点分别维护一个复制偏移量（offset），代表master向slave节点同步的字节数。master节点每次向slave节点发送N个字节后，master节点的offset增加N；slave节点每次接收到master节点发送过来的N个字节后，slave节点的offset增加N。master节点和slave节点的这两个偏移量分别保存在master_repl_offset和slave_repl_offset这两个字段中。
主从模式搭建
- 首先准备三台虚拟机，我使用的是VMware+CentOS7，可以参考我之前的文章虚拟机环境搭建（VMware Workstation14 + centos7.0）和VMware+CentOS7 网络及静态IP配置安装好虚拟机环境；
- 每台虚拟机上装好Redis，安装教程参考我之前的文章Linux安装Redis；
- 两台slave节点上配置master节点信息，有三种方式：
(1) redis.conf配置文件中添加：replicaof master节点IP master节点端口；
(2) 启动命令后加上：--replicaof master节点IP master节点端口；
(3) slave节点启动后，直接执行命令：replicaof master节点IP master节点端口。
这里我们使用常用的配置文件的方式配置：
4. 重启3台redis服务，查看slave节点的启动日志，可以看到master的节点信息.
5.验证主从结构是否可用。
(1) 首先，master和slave上的数据都是空的；
(2) master节点上添加一条数据，然后去slave节点上发现已经把这条数据同步了过来。
(3) slave节点上执行写命令会报错：
(4) 在master节点上执行：info replication命令可以看到自己的slave节点信息：
至此，说明我们的主从架构已经搭建成功了。
主从模式的好处
主从模式的优点有很多，下面列举几个最明显的好处：
- 数据备份。同样的数据在多个节点都存一份，起到了备份数据的作用。
- 故障恢复。当master节点发生故障后，可以选择一个slave节点作为master节点继续提供服务。
- 读写分离，提高性能。写操作交给master，读操作交给slave。
- 配置简单，容易搭建。只需要在slave节点上维护master节点的地址信息就可实现。
以上就是redis主从架构的实现原理和搭建过程。
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