Redis-主从模式

前言

一.主从节点介绍

二.配置redis主从结构

二.主从复制

四.拓扑结构

五.数据同步

全量复制（Full Sync Replication）

局部复制（Partial Replication）

Redis的学习专栏：http://t.csdnimg.cn/a8cvV

前言

在Redis当中，"节点"（node）通常指的是一个 Redis 实例，也可以称为 Redis 服务器。Redis 是一个内存中的数据结构存储系统，每个 Redis 服务器可以独立运行，管理自己的数据和客户端连接。

Redis 支持单节点部署、主从复制、哨兵模式和集群部署：

单节点模式：单个 Redis 服务器独立运行，处理所有的读写请求。
主从复制：Redis 支持主从复制，即一个主节点可以拥有多个从节点。主节点负责写操作和数据同步，而从节点负责读操作。
哨兵模式：Redis Sentinel 是一种监控和管理 Redis 实例的工具，可以用于实现高可用性。通过配置多个 Sentinel 和 Redis 主从节点，Sentinel 可以自动检测故障并进行故障转移，确保系统在主节点故障时能够自动切换到备用节点，保证服务的持续可用性。
集群模式：多个 Redis 节点组成一个 Redis 集群。Redis 集群分为主节点（master）和从节点（slave）。主节点负责处理客户端请求和写操作，从节点则复制主节点的数据，负责读操作和故障转移。集群模式通过槽（slot）分区机制来分布数据，每个节点负责处理其中一部分数据的存储和操作。

但单节点往往会出现问题：

单节点部署意味着整个 Redis 服务的可用性完全依赖于单个实例。如果这个实例发生故障，整个服务将不可用，导致系统中断或者数据不可访问。
单个 Redis 实例的性能受到硬件资源的限制，如CPU、内存和网络带宽。一旦达到硬件资源的极限，无法进一步提升系统的性能。
单节点部署可能会受到数据容量的限制。Redis 是一个内存数据库，其容量受到服务器内存的限制。如果数据量超过了单台服务器的处理能力，可能需要分片或者其他技术来处理大数据量。

因此分布式系统中的Redis使用的部署方式：主从复制、哨兵模式、集群模式

一.主从节点介绍

在Redis节点上，存在主节点和从节点。假设三个redis服务器，我们分别部署一个redis-server进程，此时此刻，我们将一个节点作为主节点，另外两个作为从节点，从此从节点上的数据需要跟随主节点而改变，从节点是主节点的复制品，只能接收主节点的复制命令。

主节点（Master）：
- 主节点是数据的原始来源，负责处理客户端的写操作（写入数据）。
- 主节点会将自己的写操作记录（写命令）发送给所有从节点，使得所有从节点都能保持与主节点的数据同步。
从节点（Slave）：
- 从节点是主节点的复制品，它们通过复制主节点的数据来实现与主节点的数据同步。
- 从节点只能接收来自主节点的复制命令，并且不能接收客户端的写请求（只读）。
- 从节点可以处理客户端的读请求，因此可以用来扩展读性能。

优点：单点模式，如果单个redis服务器挂了，整个服务将不可用，导致系统中断或者数据不可访问。但是主从节点，节点数目多，因此除非全世界停电，不然不可能数据不可访问！

二.配置redis主从结构

配置redis的主从结构，我们需要启动多个redis服务器。而分布式的概念即是每一个redis服务器程序在一个单独的主机上！

目前，我只有一个云服务器，但是我可以通过更改redis的端口，从而在云服务器主机运行多个redis-server进程。

启动程序时，通过命令行直到端口号
直接在配置文件中，设定端口

前提：redis没有密码！！！有密码可以参考第三节知识点

主要步骤：

1.配置文件redis.conf的修改

port 6379       # 设置主节点的端口号，通常为默认的6379
bind 0.0.0.0    # 绑定所有网络接口，或者指定特定IP
protected-mode no  # 如果需要从其他机器连接，需设置为no

2.复制redis.conf配置文件，修改名字例如 A.conf和B.conf,修改复制的配置文件的启动端口号，任意端口号。然后添加一条指令：slaveof IP地址端口号注：6版本之后使用 replicaof

3.在linux上创建一个文件夹，将两个配置配置放入其中

3种方式配置主从结构：

在配置文件当中加入，slaveof{masterHost} {masterPort} ,redis启动就有效
在redis-server启动命令中加入 slaveof{masterHost}{masterPosrt} 生效
直接使用redis命令：slaveof {masterHost} {masterPort}

4.重启redis-server，但是netstat -anp | grep redis-server;然后使用kill杀死已经启动的进程

绑定查看：

可以判断是否连接上从节点：info replication

此时此刻，我们在主节点里写入数据，从节点也能获取到数据！

断开主从结构，在从节点里，发布命令：slaveof no one

二.主从复制

结构流程图：

从节点复制主节点的数据有以下注意点：

安全性

如果主节点设置了密码，从节点可以在配置文件中或者使用 replicaof 命令时指定密码。

replicaof master_ip master_port password your_password

如果你使用的是6版本前的Redis，可以使用 slaveof 命令来配置从节点连接到主节点，也可以在Redis命令行中手动指定密码：

127.0.0.1:6379> AUTH password
127.0.0.1:6379> slaveof master_ip master_port

只读性

默认情况下，从节点使用slave -read-only = yes 配置为只读节点，由于复制只能从主节点到从节点，对于从节点的修改，主节点一无所知，修改会造成主从数据不一致！

传输延迟

原因：

从节点与主节点之间的网络延迟（TCP的nagle算法）会导致从节点在接收到主节点更新数据的时间上有所滞后
从节点本身处理了大量的读请求或者其他任务，可能会延迟从主节点接收新数据的更新。
复制缓冲区来临时存储从主节点接收到的数据，如果复制缓冲区的大小不足或者由于某些原因（如瞬时的高网络负载）而导致延迟。

TCP的nagle算法：可以手动关闭，Redis当中的repl-disable-tcp-nodelay

当关闭时，主节点产生的命令数据无论大小都会及时地发送给从节点，这样主从之间延迟会变小，但增加了网络带亮的消耗，适用于主从之间的网络环境良好的场景，如同机房部署。
当开启时，主节点会合并较小的 TCP 数据包从而节省带宽。默认发送时间间隔取决于 Linux 的内核，一般默认为 40 毫秒。这种配置节省了带宽但增大主从之间的延迟。适用于主从网络环境复杂的场景，如跨机房部署。

四.拓扑结构

第一种结构：一主一仆

大量的数据写入时，会给主节点造成压力，可以通过关闭主节点的AOF，在节点上开启AOF，但是这种情况下，也不安全，因为主节点一旦挂了，那么自动重启之后，由于没有AOF文件，无法恢复数据，然后从节点拷贝主节点，导致从节点给删除了！

第二种：一主多仆

主节点存储所有的写入数据，从节点作为备份，一旦主节点发生故障，可以快速将一个从节点升级为新的主节点，减少系统宕机时间和数据丢失的风险，将从节点部署在不同的地理位置或者逻辑集群中，可以在地理上分布数据，提高数据的局部性和访问速度。

缺点：

主节点需要同时向多个从节点传输数据，可能会消耗大量的网络带宽。
在主从复制中，由于主节点和从节点之间存在网络延迟和复制延迟，可能会导致从节点数据落后于主节点。虽然Redis保证最终一致性，但在数据复制期间可能会出现一段时间内的数据不一致

第三种：树形结构

这种情况可以解决主从传输次数多的情况，就是，从节点挂着从节点！缺陷：同步延时更长！

五.数据同步

redis提供了psync命令，完成该命令。且不需要手动执行，建立好主从关系之后，自动执行！从节点复制执行psync，从节点从主节点获取数据！同步过程分为2种：

全量复制和局部复制

指令命令：PSYNC replication_ID offset

ID:每个Redis主节点在启动时都会生成一个唯一的运行ID。这个ID用于标识主节点当前的状态，包括复制进度和已经应用的命令数目。

offest: 表示从节点希望从主节点复制的数据的起始位置。对于部分同步，从节点会告诉主节点自己最后一次成功复制的位置（偏移量），主节点将从这个偏移量之后的数据发送给从节点。为-1 则是全量复制

全量复制（Full Sync Replication）

全量复制是Redis主从复制（Master-Slave Replication）的基本模式，主要流程包括：

初次同步： 当一个从节点连接到主节点时，如果是第一次复制，主节点会将自己的整个数据集发送给从节点。这个过程中，从节点会被阻塞，直到数据完全同步完成。发送psync ? -1
主节点回应：根据命令，解析，并且返回+FULLRESYNC响应
持续同步： 在初次同步后，从节点会继续监听主节点的命令流，通过接收主节点的写命令来更新自己的数据集，保持与主节点的数据一致性。
主节点执行 bgsave 进行 RDB 文件的持久化。
从节点发送 RDB 文件给从节点，从节点保存 RDB 数据到本地硬盘.
主节点将从生成 RDB 到接收完成期间执行的写命令，写入缓冲区中，等从节点保存完 RDB 文件后，主节点再致传入从节点。
从节点加载 RDB 文件得到与主节点一致的数据。
如果从节点加载 RDB 完成之后，并且开启了 AOF 持久化功能，它会进行 bgrewrite 操作，得到最近的 AOF 文件。