Redis 主从复制

Redis 主从复制

本章介绍Redis的一个强大功能--主从复制。一台master主机可以拥有多台slave从机。而一台slave从机又可以拥有多个slave从机。如此下去，形成强大的多级服务器集群架构（高扩展）。可以避免Redis单点故障，实现容灾恢复效果（高可用）。读写分离的架构，满足读多写少的并发应用场景。

主从复制的作用

主从复制，读写分离，容灾恢复。一台主机负责写入数据，多台从机负责备份数据。在高并发的场景下，即便是主机挂了，可以用从机代替主机继续工作，避免单点故障导致系统性能问题。读写分离，让读多写少的应用性能更佳。

主从复制架构

At the base of Redis replication there is a very simple to use and configure master-slave replication that allows slave Redis servers to be exact copies of master servers.

官方说了，搭建主从架构 is a very simple 。官方连接：https://redis.io/topics/replication
确实是简单的，一个命令： slaveof 主机ip 主机port ，就可以确定主从关系；一个命令：./redis-sentinel sentinel.conf ，就可以开启哨兵监控。
搭建是简单的，维护是痛苦的。在高并发场景下，会有很多想不到的问题出现。我们只有清楚复制的原理，熟悉主机，从机宕机后的变化。才能很好的跨过这些坑。下面的每一个步骤都是一个小的知识点，小的场景。每做完一个步骤，你都会收获到知识。加油！！！daydayup！！！！！！

架构图：一主二仆一兵（也可以多主多仆多兵）

搭建前的准备工作

因为穷，笔者选择用一台服务器模拟三台主机。和生产环境的区别仅仅是ip地址和port端口不同。
第一步：将redis.conf 拷贝三份，名字分别是，redis6379.conf，redis6380.conf，redis6381.conf
第二步：修改三个文件的port端口，pid文件名，日志文件名，rdb文件名
第三步：分别打开三个窗口模拟三台服务器，开启redis服务。

[root@itdragon bin]# cp redis.conf redis6379.conf
[root@itdragon bin]# cp redis.conf redis6380.conf
[root@itdragon bin]# cp redis.conf redis6381.conf
[root@itdragon bin]# vim redis6379.conf
logfile "6379.log"
dbfilename dump_6379.rdb
[root@itdragon bin]# vim redis6380.conf
pidfile /var/run/redis_6380.pid
port 6380
logfile "6380.log"
dbfilename dump_6380.rdb
[root@itdragon bin]# vim redis6381.conf
port 6381
pidfile /var/run/redis_6381.pid
logfile "6381.log"
dbfilename dump_6381.rdb
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6379.conf
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6380.conf 
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6380
127.0.0.1:6380> keys *
(empty list or set)
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6381.conf 
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6381
127.0.0.1:6381> keys *
(empty list or set)

主从复制搭建步骤

基础搭建 (๑ŐдŐ)b

第一步：查询主从复制信息，分别选择三个端口，执行命令：info replication。

# 6379 端口
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6379.conf
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0
......

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0
......

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0
......

三个端口都打印相同的信息：role:master 角色是master，connected_slaves:0 连接从机数量为零。了解更多参数含义可访问连接： http://redisdoc.com/server/info.html

第二步：选择6379端口，执行命令：set k1 v1

127.0.0.1:6379> set k1 v1
OK

第三步：设置主从关系，分别选择6380端口和6381端口，执行命令：SLAVEOF 127.0.0.1 6379

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......

# 6379 端口
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=98,lag=1
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=98,lag=1
......

主从关系发生了变化：
6380端口和6381端口打印的信息： role:slave 从机；master_host:127.0.0.1 主机的ip地址；master_port:6379 主机的port 端口。
6379端口打印的信息： role:master 主机；connected_slaves:2 连了两个从机； slaveX : ID、IP 地址、端口号、连接状态、从库信息

第四步：全量复制，分别选择6380端口和6381端口，执行命令：get k1

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> get k1
"v1"

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> get k1
"v1"

两个端口都可以打印k1的值，说明在建立主从关系时，从机便拥有了主机的数据。

第五步：增量复制，选择6379端口，执行命令：set k2 v2。然后分别选择6380端口和6381端口，执行命令：get k2

# 6379 端口
127.0.0.1:6379> set k2 v2
OK

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> get k2
"v2"

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> get k2
"v2"

两个端口都可以打印k2的值，说明建立主从关系后，主机新增的数据都会复制给从机。

第六步：主从的读写分离，选择6380端口，执行命令：set k3 v3

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> set k3 v3
(error) READONLY You can't write against a read only slave.

# 6379 端口
127.0.0.1:6379> set k3 v3
OK

从机6380写入失败，是因为读写分离的机制。

第七步：主机宕机的情况，选择6379端口，执行命令：shutdown

# 6379 端口
127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
not connected> QUIT

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......

从打印的结果得知：从机原地待命

第八步：主机宕机后恢复，选择6379端口，重启Redis服务，执行命令：set k4 v4。分别选择6380端口和6381端口，执行命令：get k4

# 6379 端口
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6379.conf 
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> set k4 v4
OK

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> get k4
"v4"

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> get k4
"v4"

主机重启后，一切正常。

第九步：从机宕机后恢复，选择6380端口，执行命令：shutdown。选择6379端口，执行命令：set k5 v5。选择6380端口，重启Redis服务后执行命令：get k5

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> SHUTDOWN
not connected> QUIT
[root@itdragon bin]# ./redis-server redis6380.conf
[root@itdragon bin]# ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6380
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......
127.0.0.1:6380> get k5
"v5"

# 6379 端口
127.0.0.1:6379> set k5 v5
OK

从机宕机后，一切正常。笔者用的是redis.4.0.2版本的。看过其他教程，从机宕机恢复后，只能同步主机新增数据，也就是k5是没有值的，可是笔者反复试过，均有值。留着备忘！

第十步：去中性化思想，选择6380端口，执行命令：SLAVEOF 127.0.0.1 6381。选择6381端口，执行命令：info replication

# 6380 端口
127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6381
OK

# 6381 端口
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=1677,lag=1
......

虽然6381 是6380的主机，是6379的从机。在Redis眼中，6381依旧是从机。一台主机配多台从机，一台从机在配多台从机，从而实现了庞大的集群架构。同时也减轻了一台主机的压力，缺点是增加了服务器间的延迟。

从机上位 (๑ŐдŐ)b

模拟主机宕机，人为手动怂恿从机上位的场景。先将三个端口恢复成6379是主机，6380和6381是从机的架构。
从机上位步骤：
第一步：模拟主机宕机，选择6379端口，执行命令：shutdown
第二步：断开主从关系，选择6380端口，执行命令：SLAVEOF no one
第三步：重新搭建主从，选择6381端口，执行命令：info replication，SLAVEOF 127.0.0.1 6380
第四步：之前主机恢复，选择6379端口，重启Redis服务，执行命令：info replication
在6379主机宕机后，6380从机断开主从关系，6381开始还在原地待命，后来投靠6380主机后，6379主机回来了当它已是孤寡老人，空头司令。

# 6379端口

127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
not connected> QUIT

# 6380端口
127.0.0.1:6380> SLAVEOF no one
OK
127.0.0.1:6380> set k6 v6
OK

# 6381端口
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
......
127.0.0.1:6381> SLAVEOF 127.0.0.1 6380
OK
127.0.0.1:6381> get k6
"v6"

哨兵监控 (๑ŐдŐ)b

从机上位是需要人为控制，在生产环境中是不可取的，不可能有人实时盯着它，也不可能大半夜起床重新搭建主从关系。在这样的需求促使下，哨兵模式来了！！！
哨兵有三大任务：
1 监控：哨兵会不断地检查你的Master和Slave是否运作正常
2 提醒：当被监控的某个Redis出现问题时, 哨兵可以通过API向管理员或者其他应用程序发送通知
3 故障迁移：若一台主机出现问题时，哨兵会自动将该主机下的某一个从机设置为新的主机，并让其他从机和新主机建立主从关系。

哨兵搭建步骤：
第一步：新开一个窗口，取名sentinel，方便观察哨兵日志信息
第二步：创建sentinel.conf文件，也可以从redis的解压文件夹中拷贝一份。
第三步：设置监控的主机和上位的规则，编辑sentinel.conf，输入 sentinel monitor itdragon-redis 127.0.0.1 6379 1 保存退出。解说：指定监控主机的ip地址，port端口，得票数。
第四步：前端启动哨兵，执行命令：./redis-sentinel sentinel.conf。
第五步：模拟主机宕机，选择6379窗口，执行命令：shutdown。
第六步：等待从机投票，在sentinel窗口中查看打印信息。
第七步：启动6379服务器，
语法结构：sentinel monitor 自定义数据库名 主机ip 主机port 得票数
若从机得票数大于设置值，则成为新的主机。若之前的主机恢复后，
如果哨兵也宕机了？？？那就多配几个哨兵并且相互监控。

# sentinel窗口
[root@itdragon bin]# vim sentinel.conf
sentinel monitor itdragon-redis 127.0.0.1 6379 1
[root@itdragon bin]# ./redis-sentinel sentinel.conf
......
21401:X 29 Nov 15:39:15.052 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ itdragon-redis 127.0.0.1 6380
21401:X 29 Nov 15:39:15.052 * +slave slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ itdragon-redis 127.0.0.1 6380
21401:X 29 Nov 15:39:45.081 # +sdown slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ itdragon-redis 127.0.0.1 6380

21401:X 29 Nov 16:40:52.055 # -sdown slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ itdragon-redis 127.0.0.1 6380
21401:X 29 Nov 16:41:02.028 * +convert-to-slave slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ itdragon-redis 127.0.0.1 6380
......

# 6379端口
127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
not connected> QUIT

# 6380端口
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=72590,lag=0
......

# 6381端口
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6380
......

+slave ：一个新的从服务器已经被 Sentinel 识别并关联。
+sdown ：给定的实例现在处于主观下线状态。
-sdown ：给定的实例已经不再处于主观下线状态。
更多内容可以访问官网：https://redis.io/topics/sentinel

主从复制的原理

全量复制
实现原理：建立主从关系时，从机会给主机发送sync命令，主机接收命令，后台启动的存盘进程，同时收集所有用于修改命令，传送给从机。
增量复制
实现原理：主机会继续将新收集到的修改命令依次传给从机，实现数据的同步效果。

主从复制的缺点

Redis的主从复制最大的缺点就是延迟，主机负责写，从机负责备份，这个过程有一定的延迟，当系统很繁忙的时候，延迟问题会更加严重，从机器数量的增加也会使这个问题更加严重。

总结

1 查看主从复制关系命令：info replication
2 设置主从关系命令：slaveof 主机ip 主机port
3 开启哨兵模式命令：./redis-sentinel sentinel.conf
4 主从复制原则：开始是全量赋值，之后是增量赋值
5 哨兵模式三大任务：监控，提醒，自动故障迁移

Redis 的主从复制到这里就结束了，有什么不对的地方欢迎指正。下一章Redis 的集群搭建和整合Spring