详解Redis主从复制原理

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前言

Redis 的主从复制和 MySQL 差不多，主要起着数据备份，读写分离等作用。所以说主从复制对 Redis 来说非常重要，而无论是面试还是工作总，了解 Redis主从复制 底层实现有非常有必要，那么接下来就和大家来看看 Redis 主从复制是怎么实现的吧。

什么是 Redis 主从复制？

在 Redis 中，我们可以通过 SLAVEOF 命令或者 slaveof 选项，让一个服务器去复制另一个服务器，被复制的服务器称为“主服务器”，发起复制的服务器称为“从服务器”，由两种服务器组成的模式称为“主从复制”。

Redis 主从复制有以下特点：

Redis 使用异步复制，slave 和 master 之间异步地确认处理的数据量。
一个 master 可以拥有多个 slave。
slave 可以接受其他 slave 的连接。除了多个 slave 可以连接到同一个 master 之外， slave 之间也可以像层叠状的结构（cascading-like structure）连接到其他 slave 。自 Redis 4.0 起，所有的 sub-slave 将会从 master 收到完全一样的复制流。
Redis 复制在 master 侧是非阻塞的。这意味着 master 在一个或多个 slave 进行初次同步或者是部分重同步时，可以继续处理查询请求。
复制在 slave 侧大部分也是非阻塞的。当然这个是可配的，如果在 redis.conf配置是非阻塞的，可以使用旧数据集处理查询请求；如果配置的是阻塞的，slave 会返回一个 error 给客户端。

怎么实现主从复制？

假设现在有两个 Redis 服务器，地址分别为 127.0.0.1:6379 和 127.0.0.1:12345,如果在服务器 127.0.0.1:12345 执行以下命令：

127.0.0.1:12345> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK

那么服务器127.0.0.1:12345就是127.0.0.1:6379 的从服务器。主从服务器的数据会保持一致
比如主服务器存储数据：

127.0.0.1:6379> set msg "hello world"
OK

然后从服务器就能直接获取数据：

127.0.0.1:12345>get msg
"hello world"

删除数据也是一样，主从会保持一致。

主从复制原理

首先，Redis 的复制分为同步(sync)和命令传播(command propagate)两个操作：

同步操作用于将从服务器数据库的状态更新为主服务器所处的状态。
命令传播则相反，它主要作用在主服务器的数据库状态更改时，导致主从服务器的数据库状态出现不一致时，让主从回到一致的的过程。

接下来详细说说这两种复制。

同步

文字解说：

客户端向从服务器发送 SLAVEOF 命令，先是判断是否是第一次复制，第一次是复制一般是刚开始组建主从关系。
是第一次复制：从服务器会向主服务器发送 PSYNC ？ -1 命令，请求主服务器执行完整重同步操作。
主服务器接到完整重同步请求之后，将在后台执行 BGSAVE 命令，在后台生成一个 RDB 文件，并使用一个复制积压缓冲区记录从现在开始执行的所有写命令。
BGSAVE 命令执行完毕之后，主服务器会将 RDB 文件以及缓冲区中记录的写命令发送给从服务器，还会向从服务器返回 +FULLRESYNC [主服务器ID] [复制偏移量]（和图中的偏移量是一个）。
从服务器接收到后，会载入 RDB 文件，并执行主服务器给的写命令，以此来达到和主服务器一致的数据状态。
如果不是第一次复制，那么说明从服务器可能是断线，导致和主服务器数据状态不一致，需要同步主服务器的数据。那么从服务器会按照下面的步骤来请求部分同步。
向主服务器发送 PSYNC [主服务器ID] [复制偏移量]（这个是第一次复制时主服务器传过来的），主服务器ID 时断线前的主服务器，用于定位去同步那个主服务器的；复制偏移量是上一次同步的位置，用于定位具体的同步位置的。
主服务器接收到从服务器的命令后，并找到相应同步的位置后，会给从服务器发送 +CONTINUE 命令，表示将于从服务器执行部分同步操作，之后主服务器会将保存在复制积压缓冲区对应 复制偏移量之后的所有数据发送给从服务器，但是如果找不到偏移量之后的数据，就会进行完整同步，这样就可以让从服务器达到和主服务器一致的状态。