Redis 主从模式原理
- 前言
- 搭建过程
- 全量同步
- 全量数据同步过程
- 日志分析
- redis主从同步策略
前言
redis在高并发场景下，可以称作是一个利器，一方面可以作为缓存技术，另一方面可以作为分布锁的实现方案。
对于单节点的redis来说，它会有自己的瓶颈，所以往往会采用redis集群来负载高并发。其中应用比较多的就是主从模 式，也就是采用读写分离模式。
下面来首先来探讨下，redis的主从模式的搭建，以及主从同步的原理。
搭建过程
首先采用的是一主两从的方式，（本机IP：192.168.0.2），如图：
master：192.168.0.2:7001
slave-1：192.168.0.2:7002
slave-2：192.168.0.2:7003docker执行的命令如下：
#master 节点命令
docker run -d -p 7001:6379 --network redis --name redis-master --privileged=true -v /Volumes/bto/redis/master-slave/7001:/data redis:6.2.4
##slave-1 节点命令
docker run -d -p 7002:6379 --network redis --name redis-node-1 --privileged=true -v /Volumes/bto/redis/master- slave/7002:/data redis:6.2.4
##slave-2 节点命令
docker run -d -p 7003:6379 --network redis --name redis-node-2 --privileged=true -v /Volumes/bto/redis/master-slave/7003:/data redis:6.2.4执行完上述命令后，执行docker ps查看运行结果，如下图：
上图可以看出，已经运行起来三个redis实例，但是此时的三个实例之间还不是主从关系，接下来建立主从，以redis-slave-1为例：
可以通过docker命令进入容器内，或者在宿主机上直接操作，这里我选择的是在宿主机上直接操作，首先链接7002实例，命令如下：
redis-cli -h 192.168.0.2 -p 7002进入后，执行命令：
slaveof 192.168.0.2 7001来指明它的主节点是7001。（7003同理）
【注意】从redis 5.0版本开始，该命令已经过时，应该用replicaof命令来代替slaveof。我本地用的是6.4.2，主要是习惯了slaveof。官网说明如下图：
此时连接上7001，执行如下命令，查看从节点信息：
info replication
可以看出slaves是2个节点。其中的ip=172.21.0.1是docker容器中的ip。
然后来验证下：
在master-7001上进行新增，然后看下7002，7003从节点的数据。执行结果如下图：
在7001的主节点上，新增加了{key:value} = {username:zhangsan}的数据。然后在7002和7003上分别获取，得到了相
同的结果。尝试在从节点 7002、7003节点上进行增加操作，执行结果如图所示：
此时，redis会返回一个error结果：
READONLY You can't write against a read only replica.就从节点是只读，无法写入。
其实上述搭建的过程很简单，没有太大的难度。接下来分析下主从数据同步的原理。
对于主从数据同步的原理呢，分为全量同步和增量同步。这篇博客主要探讨全量同步。
全量同步
在描述全量同步的过程之前，先来认识两个概念：
- replid：是实例节点的唯一表示。
- offset：数据的偏移量。
也就是说每个redis实例在启动的时候，都会有一个replid唯一表示，实际上完整叫master_replid，因为首次启动的redis时候它都是一个主节点（前提：没有在配置文件中进行配置主从），而offset可以理解成分页数据。比如：启动7001、7002后的信息如下：
上图左侧为redis:7001，右侧为redis:7002。在没有进行主从配置的时候，它们都是主节点，也就是role:master（上图红色框），同时都有各自的replid（绿色狂），其中：
replid：
7001-replid: c1e5b2e6c931b5b40bb80ec79ad07babfce7e44d
7002-replid:50452115cb9093ac6562357dfb59eb5059c33aa5
而各自的offset为：
7001-offset: 0
7002-offset:0下面探讨下，主从数据同步的原理，如图：
上图是redis进行数据全量同步的过程，这里分成了三个阶段：
【第一阶段】：当redis实例节点7002，执行slaveof（或replicaof) 192.168.0.2 7001 命令的时候，
会向master发送自己的replid和offset给7001，然后尝试进行增量同步。当7001接收到后发现replid与
自己的不一样，说明是第一次建立主从关系，所以就会拒绝【增量同步】，而是选择【全量同步】，
并把自己（7001）的replid和offset发送给7002，7002再接收这些信息后会保存起来。
【第二阶段】：在7001向7002发送replid、offset信息的同时，会有一个【独立进程】生成rdb文件，
然后把生成好的rdb文件发送给7002。7002再接收到数据后，会把本地的数据进行清空（包括内存与rdb文件），
然后读取7001发送过来的rdb文件，并把数据加载到内存中。但是在7001（master）生成rdb的时候
是很耗时的，同时因为主节点是可以被写入的，因此在生成rdb的时候，如果有client端对master节点（7001）
进行了操作，后台进程会把这些操作命令写入到一个日志中---repl_backlog。
【第三阶段】由于在第二步生成了repl_backlog，所以master节点会采用一定策略把repl_backlog
发送给从节点，从节点再接收到日志文件后，再进一步同步本地的数据。
该三阶段就是redis主从全量同步的流程。具体这个流程是怎么来的呢？这是通过日志分析出来的，接下来看下具体的日志信息。
全量数据同步过程
- 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。
日志分析
为了方便查看日志的流程，我在宿主机上进行手动进行启动7001、7002两个redis实例，并通过redis-cli连接7002，如下图：
然后我在7001中随便添加了几个数据（这里不再演示），主要是为了展示offset。
建立主从，在7002中执行命令：
replicaof 127.0.0.1 7001
输出的日志：
上屏是7001的日志，下屏是7002的日志。首先，7002开始尝试能发ping通7001，来确定是否可以建立连接 ，如下图：
然后通过后，7002开始尝试向7001请求数据，并把自己的repid、offset发给7001，如下图：
采用的是
partial resynchronization：增量同步
repid: 095911a80dc2a318ea60b16b2a0260228896ee7f（7002的repid）
offset: 1然后7001接收到7002发送来的信息，如下图：
后台进程为26853，生成完rdb文件后，发送给7002。7002此时接收到来自7001的rdb文件，如下图：
开始全量同步，其中包括了【Flushing old data】清空旧的数据，【 Loading DB in memory】把rdb中的数据加载到内存中。这样就完成了主从同步，其实背后还有一个repl_backlog的过程，只是没有在日志中显示。
redis主从同步策略
主从刚刚连接的时候，进行全量同步；全同步结束后，进行增量同步。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步。redis 策略是，无论如何，首先会尝试进行增量同步，如不成功，要求从机进行全量同步
