Redis--主从模式搭建及数据同步原理Redis主从模式是一种常见的**分布式**架构模式，用于实现数据的高可用性和读

一、简介

本文的内容讲的是Redis主从模式的搭建以及主从数据同步的原理及优化。

redis-6.2.6、VMware、FinalShell

二、Redis主从模式是什么？

Redis主从模式是一种常见的分布式架构模式，用于实现数据的高可用性和读写分离。该模式中，存在一个主节点（Master）和多个从节点（Slaves）。

主节点（Master） 是负责处理写操作和响应客户端写操作的Redis节点。它接收客户端的写请求，并将写操作同步到所有从节点。主节点负责维护整个集群的数据状态，所有的写操作都必须通过主节点进行。

从节点（Slaves） 是主节点的复制品，它们从主节点接收写操作的复制，以保持与主节点的数据一致性。从节点负责处理读请求，提供对数据的读取服务。从节点可以承担一部分主节点的读负载，提升整个系统的读操作性能。从节点还可以在主节点发生故障时，作为新的主节点接管服务，从而保证主节点的故障容忍性

三、Redis主从搭建

单节点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，就需要搭建主从集群，实现读写分离。在这里插入图片描述

1.搭建步骤

1.这里我们会在同一台虚拟机中开启3个redis实例，模拟主从集群，信息如下：

IP	PORT	角色
192.168.176.128	7001	master
192.168.176.128	7002	slave
192.168.176.128	7003	slave

要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。我们创建三个文件夹，名字分别叫7001、7002、7003： 注意： 我的redis-6.2.6目录在 /usr/local/ 下面

# 进入/usr/local目录
cd /usr/local
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003

在这里插入图片描述

2.恢复原始配置

修改redis-6.2.6/redis.conf文件，将其中的持久化模式改为默认的RDB模式，AOF保持关闭状态。

# 开启RDB
# save ""
save 3600 1
save 300 100
save 60 10000
# 这里三个屏蔽掉也不影响，因为如果使用RDB，默认的就是这个三个

# 关闭AOF
appendonly no

在这里插入图片描述

3.拷贝配置文件到每个实例目录

然后将redis-6.2.6/redis.conf文件拷贝到三个目录中（在/usr/local目录执行下列命令）：

# 方式一：逐个拷贝
cp redis-6.2.6/redis.conf 7001
cp redis-6.2.6/redis.conf 7002
cp redis-6.2.6/redis.conf 7003

# 方式二：管道组合命令，一键拷贝
echo 7001 7002 7003 | xargs -t -n 1 cp redis-6.2.6/redis.conf

在这里插入图片描述

4.修改每个实例的端口、工作目录

修改每个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为7001、7002、7003，将rdb文件保存位置都修改为自己所在目录（在/usr/local目录执行下列命令）：

sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/7001\//g' 7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/7002\//g' 7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/7003\//g' 7003/redis.conf

在这里插入图片描述 注意： 如果你的目录有多的层级，记得每一个目录中/之前都加一个\

简单看一个检查一下有没有修改成功在这里插入图片描述

好的没问题!

5.修改每个实例的声明IP

虚拟机本身有多个IP，为了避免将来混乱，我们需要在redis.conf文件中指定每一个实例的绑定ip信息，格式如下：

# redis实例的声明 IP
replica-announce-ip 192.168.176.128

由于每个目录都要改，我们一键完成修改（在/usr/local目录执行下列命令）：

# 逐一执行
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.176.128' 7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.176.128' 7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.176.128' 7003/redis.conf

# 或者一键修改
printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.176.128' {}/redis.conf

在这里插入图片描述

6.启动

在FinalShell中再打开三个窗口：

# 第1个
redis-server 7001/redis.conf
# 第2个
redis-server 7002/redis.conf
# 第3个
redis-server 7003/redis.conf

在这里插入图片描述

我这里都设置了前台运行，方便查看日志，如果没有设置，可以去redis.conf文件，将其中的 daemonize no 改为yes即可。

7.开启主从关系

现在三个实例还没有任何关系，要配置主从可以使用replicaof 或者slaveof（5.0以前）命令。有临时和永久两种模式：

修改配置文件（永久生效）在redis.conf中添加一行配置：slaveof <masterip> <masterport>
使用redis-cli客户端连接到redis服务，执行slaveof命令（重启后失效）：

 slaveof <masterip> <masterport>

注意：在5.0以后新增命令replicaof，与salveof效果一致。这里我们为了演示方便，使用方式二。通过redis-cli命令连接7002，执行下面命令：

# 连接 7002
redis-cli -p 7002
# 执行slaveof
slaveof 192.168.176.128 7001

通过redis-cli命令连接7003，执行下面命令：

# 连接 7003
redis-cli -p 7003
# 执行slaveof
slaveof 192.168.176.128 7001

然后连接 7001节点，查看集群状态：

# 连接 7001
redis-cli -p 7001
# 查看状态
info replication

在这里插入图片描述可以看见当前7001的角色是主节点，然后从节点的信息也在上面显示了

8.测试

利用redis-cli连接7001，执行set num 123
利用redis-cli连接7002，执行get num，再执行set num 666
利用redis-cli连接7003，执行get num，再执行set num 888 可以发现，只有在7001这个master节点上可以执行写操作，7002和7003这两个slave节点只能执行读操作。

到此，Redis的主从模式也配置成功了

四、主从数据同步原理

1.全量同步

主从第一次建立连接时，会执行全量同步，将master节点的所有数据都拷贝给slave节点，流程：在这里插入图片描述

这里有一个问题，master如何得知salve是第一次来连接呢？？

有几个概念，可以作为判断依据：

Replication Id：简称replid，是数据集的标记，id一致则说明是同一数据集。每一个master都有唯一的replid，slave则会继承master节点的replid
offset：偏移量，随着记录在repl_baklog中的数据增多而逐渐增大。slave完成同步时也会记录当前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset，说明slave数据落后于master，需要更新。

因此slave做数据同步，必须向master声明自己的replication id 和offset，master才可以判断到底需要同步哪些数据。

因为slave原本也是一个master，有自己的replid和offset，当第一次变成slave，与master建立连接时，发送的replid和offset是自己的replid和offset。 master判断发现slave发送来的replid与自己的不一致，说明这是一个全新的slave，就知道要做全量同步了。 master会将自己的replid和offset都发送给这个slave，slave保存这些信息。以后slave的replid就与master一致了。

因此，master判断一个节点是否是第一次同步的依据，就是看replid是否一致。如图：在这里插入图片描述完整流程描述：

slave节点请求增量同步
master节点判断replid，发现不一致，拒绝增量同步
master将完整内存数据生成RDB，发送RDB到slave
slave清空本地数据，加载master的RDB
master将RDB期间的命令记录在repl_baklog，并持续将log中的命令发送给slave
slave执行接收到的命令，保持与master之间的同步

2.增量同步

全量同步需要先做RDB，然后将RDB文件通过网络传输个slave，成本太高了。因此除了第一次做全量同步，其它大多数时候slave与master都是做增量同步。

什么是增量同步？就是只更新slave与master存在差异的部分数据。如图：在这里插入图片描述那么问题来了，master怎么知道slave与自己的数据差异在哪里呢？请往下看~

3.repl_backlog原理

master怎么知道slave与自己的数据差异在哪里呢?

这就要说到全量同步时的repl_baklog文件了。

这个文件是一个固定大小的数组，只不过数组是环形，也就是说角标到达数组末尾后，会再次从0开始读写，这样数组头部的数据就会被覆盖。

repl_baklog中会记录Redis处理过的命令日志及offset，包括master当前的offset，和slave已经拷贝到的offset：在这里插入图片描述 slave与master的offset之间的差异，就是salve需要增量拷贝的数据了。

随着不断有数据写入，master的offset逐渐变大，slave也不断的拷贝，追赶master的offset：在这里插入图片描述直到数组被填满：此时，如果有新的数据写入，就会覆盖数组中的旧数据。不过，旧的数据只要是绿色的，说明是已经被同步到slave的数据，即便被覆盖了也没什么影响。因为未同步的仅仅是红色部分。