Redis主从复制

主从复制

• 官方文档：https://redis.io/docs/latest/operate/oss_and_stack/management/replication/
• 极简概括：将一个主Redis服务器的数据复制到其它从Redis服务器的过程。
• 角色：
  • 主节点（Master）：负责处理客户端的写（或者读）请求，并将写操作同步到从节点。
  • 从节点（Slave）：负责处理客户端的读请求，并将主节点发送过来的数据更新数据复制到本地。
• 解决问题：
  • 容灾备份：主节点发生故障，从节点有对应的数据备份。
  • 负载均衡：当单个Redis节点扛不住时，利用读写分离的特性，多个Redis从节点分摊主节点读的压力。
• 适用场景：读多写少大流量的服务端应用。
• 优点：
  • 数据备份。
  • 负载均衡。
  • 有一定的容灾性：当主节点和从节点之间的由于网络问题断开，从服务器会重新连接并尝试继续进行部分重新同步。当部分重新同步不可行时，复制副本将要求完全重新同步。
    +非阻塞： Redis主从复制是在主节点上非阻塞的。这意味着当一个或多个从节点执行初始同步或部分重新同步时，主服务器将继续响应客户端的请求。
  • Redis主从复制在从节点上，基本也是非阻塞的，大key情况除外。
  • 支持级联架构：Redis从节点也可成为其它实例的主节点，形成级联架构。
  • 低耦合容灾：当Redis主节点挂掉时，从节点还能维持基本的读操作。
  • 进度同步：不同从节点可能存在着不同的进度，Redis有自动纠正偏移量的机制，使其每个节点保持同一进度。
• 缺点：
  • 多台机器不可避免的增加运维成本，
  • 受网络隔离和Redis本身的特性，无法保证主从强一致性，极端情况下，主节点活从节点挂掉，就会导致不一致。
  • 高并发或有大key的前提下，不可避免的出现主从复制延迟问题。
  • 若主节点挂掉，Redis主从功能本身缺少从节点自动升级为主节点的策略，因此出现了哨兵模式。

相关命令或配置

• 命令（Redis服务停止前一直生效，适用于不停机热配置）
  • info replication：查看主从节点的状况。
  • slaveof 主库IP 主节点端口：在从节点配置主节点。
  • slaveof no one：让Redis不做任何节点的从节点。
• 配置（持久化配置）：
  • replicaof 主库IP 主库端口：在从节点配置主节点。
  • masterauth 主节点密码：在从节点配置主节点密码。

一主二从实操

• 误区：Redis主从不比MySQL，Redis只需要在从库上配置主库就可以了。
• 环境：CentOS7.6，配置了3台可正常运行Redis的服务，且保证每个Redis实例可远程连接（同一局域网、防火墙、端口放行、远程连接权限配置到位）。192.168.0.180（主）、192.168.0.181（从1）、192.168.0.182（从2）。
• 内存问题：3个系统占内存，在虚拟机上将每个系统内存配置到256MB，Linux轻松启动。

在从节点1和从节点2上分别进行配置
vim /usr/local/redis/etc/redis.conf
配置IP和端口
replicaof 192.168.0.180 6379
配置密码
masterauth 123456

之后重启redis


测试：
主节点上执行set a a
两台从节点上get a发现都能获取到值。

若在从节点上设置值，会有如下错误：
(error) READONLY You can't write against a read only replica.

此时主节点执行info replication，会得到如下结果：
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.0.182,port=6379,state=online,offset=2736,lag=1
slave1:ip=192.168.0.181,port=6379,state=online,offset=2736,lag=1
master_replid:9aaf7cbbcfb924c8a793e1b69f0597a57768844b
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:2736
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:2736

注释：
Replication是注释。
connected_slaves：表示从节点数量
slave0和slave1：描述两个从节点的基本信息。
master_replid: 主服务器的复制 ID
master_replid2: 用于支持部分同步复制的第二复制 ID
master_repl_offset: 主服务器的复制偏移量，复制的进度。
repl_backlog_active: 启用复制 backlog 功能
repl_backlog_size: 复制 backlog 的大小为1048576字节
repl_backlog_first_byte_offset: 复制 backlog 中第一个字节的偏移量
repl_backlog_histlen: 复制 backlog 的历史长度为2736字节

backlog
复制积压缓冲区，当主节点有连接的slave时创建，主节点响应写请求时，会先写到自己的backlog buffer中。
可以简单的理解为，避免数据改动一个字节就频繁同步从节点，而是积累到一定的批次做缓冲。

从节点执行得到如下结果
# Replication
role:slave
master_host:192.168.0.180
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:3
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:518
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:f1f768608ae81b330bb152f69a4a624bf3a9657e
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:518
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:518


role:slave: 表示这是一个从节点。
master_host:192.168.0.180: 指定了主节点的IP地址。
master_port:6379: 指定了主节点的端口号。
master_link_status:up: 表示从节点与主节点的连接状态为正常（已连接）。
master_last_io_seconds_ago:3: 上次与主节点进行IO操作的时间，这里是3秒前。
master_sync_in_progress:0: 没有正在进行的同步操作。
slave_repl_offset:518: 从节点当前复制偏移量为518。
slave_priority:100: 从节点的复制优先级为100。
slave_read_only:1: 从节点设置为只读模式（read-only）。
connected_slaves:0: 连接的从节点数为0，即没有其他从节点连接到这个从节点。
master_replid:f1f768608ae81b330bb152f69a4a624bf3a9657e: 主节点的复制ID。
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000: 第二复制ID。
master_repl_offset:518: 主节点当前复制偏移量为518。
second_repl_offset:-1: 第二复制偏移量为-1。
repl_backlog_active:1: 复制后备日志（repl backlog）处于激活状态。
repl_backlog_size:1048576: 复制后备日志的大小为1048576字节（1MB）。
repl_backlog_first_byte_offset:1: 复制后备日志的第一个字节偏移量为1。
repl_backlog_histlen:518: 复制后备日志历史长度为518。

一主一从再一从实操

可以理解为爹子孙三代。
这个用法与一主二从没有什么区别，可以接着一主二从的基础上，在从节点2上临时设置slave of 192.168.0.181 6379（从1为从2主节点）即可。
注意密码问题，由于命令行不支持masterauth命令，所以可能需要在从节点配置文件中先把主节点密码设置到位。

编程语言调用的绑定问题

• 以PHP为例，读写调用主或者从服务器，是由PHP控制的，不是由Redis主节点控制的（Redis主节点就没有从节点的配置）。
• PHP Redis扩展虽然提供了丰富的Redis Client API，但是没有专门应对主从的解决方案。因此原生开发，读写操作调用那台服务器，是由开发者自定义控制，而不是PHP的内部实现。
  例如：

$redis_master = new Redis();
$redis_master->connect('192.168.0.180', 6379);
$redis_master->auth('123456');

$redis_slave = new Redis();
$redis_slave->connect('192.168.0.181', 6379);

$redis_master->set('k', 'v');
print_r($redis_master->get('k'));

如果是从库写，也会报如上一样的错误：
Fatal error: Uncaught RedisException: READONLY You can't write against a read only replica. in E:\Host\test\t1.php:10 Stack trace: #0 E:\Host\test\t1.php(10): Redis->set('k', 'v') #1 {main} thrown in E:\Host\test\t1.php on line 10

对于Laravel框架：

config/database.php中的redis段，添加
'slave' => [
    'client' => 'predis',
    'host' => 'your_slave_redis_host',
    'password' => 'your_slave_redis_password',
    'port' => 6379,
    'database' => 0,
],

使用主节点
Redis::connection('default')->set('key', 'value');
使用从节点
Redis::connection('slave')->get('key');

从节点数据覆盖问题

经过实测，若一个redis实例被做为从节点，那么原先的老数据会被清空，这可能会造成数据丢失。

主从节点进度不一致问题

Redis的特性，主从复制性能不会差，除非遇到大key。所以这里讨论的是，从节点1和主节点进度相同，从节点2和主节点进度不同的问题。
可以模拟从节点2挂掉，直接关停从节点2，主节点多写几个key，从节点1正常同步。此时启动从节点2，经过实测，发现进度得到了同步。
这意味Redis会自动处理进度不一致的问题，达到的是最终一致性。

主节点挂掉后从节点的状态

经过实测，从节点不会自动变成主节点，从节点上的数据可以正常读取，仍旧不能写入。
比较好的一点是，虽然数据层，从节点强依赖主节点，但是主节点挂掉后，从节点没有挂掉，勉强使用。
此时从节点不进行任何操作，若主节点恢复，则整个主从架构正常运行。

单线程下却可以异步复制的思考

官网有说：Redis主从复制的内部过程，是异步进行的（异步非阻塞，高性能）。由于Redis是单线程，通俗讲就是同时只能执行一个任务，却进行了异步实现，这个问题值得理解。

通过查阅资料，得知单线程异步是通过事件循环机制来处理。
单线程环境下：当一个异步操作被启动后，程序会继续执行其它任务，但异步操作的结果或者状态变化会被放入事件队列中，等待事件循环处理。当事件循环处理到该事件时，会调用相应的回调函数来处理操作的结果或者状态变化。在这种情况下，不需要额外创建新的线程。

按照我的理解，通俗讲，整个过程就是一个循环机制，不停的循环，获取事件队列上的数据，一是可以让待执行的异步任务再下一轮循环中去执行，二是可以再本次循环中执行同步的任务，直到任务为空从而停止，不需要额外现成的依赖。

从节点备份的不可靠因素

纯缓存模式下：主节点崩溃，但是服务器设定了一些运维策略，可以自动重启进程。但Redis主节点启动时，将以空数据集重新启动。其它从节点缓存的数据，也将会被销毁。

所以：
复制与不带持久性配置的master一起使用时，应该禁用实例的自动重启。
或者，做好主节点的AOF与RDB配置。

RDB：配置save ‘’，并注释掉其它save项。
AOF：配置appendonly no
可修改为纯缓存模式，亲测确实会丢失数据。