主从复制
1、主从复制简介
1.1、互联网“三高”架构
- 高并发
- 高性能
- 高可用
高可用：
1.2、单机redis的风险与问题
1.3、多台服务器连接方案
1.4、主从复制定义
主从复制即将master中的数据即时、有效的复制到slave中。
特征： 一个master可以拥有多个slave，一个slave只对应一个master。
1.5、高可用集群方案
1、当从机slave出现问题；
可以用其他的salve来给外面提供读数据！
2、主机master出现问题；
选择一个从机slave作为主服务器master！然后由它来负责一个数据同步的过程。
3、master主机现在压力很大，可以再将一个slave变成master；
4、也可以配置多个master；
1.6、主从复制的作用
- 读写分离：master写、slave读，提高服务器的读写负载能力；
- 负载均衡：基于主从结构，配合读写分离，由slave分担master负载，并根据需求的变化，改变slave的数量，通过多个从节点分担数据读取负载，大大提高Redis服务器并发量与数据吞吐量；
- 故障恢复：当master出现问题时，由slave提供服务，实现快速的故障恢复；
- 数据冗余：实现数据热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式；
- 高可用基石：基于主从复制，构建哨兵模式与集群，实现Redis的高可用方案
2、主从复制工作流程
2.1、主从复制过程3个阶段
- 1、建立连接阶段（即准备阶段）： slave连接master；
- 2、数据同步阶段： master向slave中同步数据；
- 3、命令传播阶段： master和slave之间反复同步数据；
指令的接收与发送：
master给slave发送的指令较少，主要是slave给master发送的指令较多！
master主要给slave发送的指令就是ping一下，看看slave还在不在！
2.1.1、阶段1：建立连接阶段（即准备阶段）
建立slave到master的连接，使master能够识别slave，并保存slave端口号
slaveof： 将一台服务器编程另一台服务器的从服务器。
2.1.2、主从连接（slave连接master）实操
方式一：客户端发送命令
6379服务器和6380服务器窗口： 表示主机master和从机slave；
master和slave窗口： 用来操作主机master和从机slave；
1、将启动设为前台启动，将日志关掉！
6379服务器：
6380服务器：
启动6379服务器：
启动6380服务器：
使用salve这个客户端操作6380的slave服务器：
让6380服务器做6379服务器的从服务器：
看看6380服务器窗口：
可以看到多处了一些和master相关的信息！
再看6379master服务器：
多处了一些和slave从服务器相关的信息；
在主服务器客户端master进行操作：
添加了一个name数据！
可以发现我们可以在从服务器中得到这个数据了！
配置OK的！
方式二：启动服务器参数
在启动6380服务器的时候，直接取连接6379，配置乘6379服务器的slave!
1、先运行6379服务器；
在6380服务器端：
可以看到6380服务端有6379master的相关信息：
在slave的客户端进行操作：
在slave客户端操作：
OK的！
注意： 以上方式都不是主流方式，都需要自己输入！好的方式应该在配置文件中配置！
方式三：配置文件启动
打开服务器6380的配置文件：
启动6380服务器：
可以看到日志信息，表示配置成功：
主服务器6379master修改下：
从机slave6380获取下数据：
OK的！
我们再看下master和slave两者之间保存的信息有哪些？
先查看6379master的信息，输入info：
可以看到配置信息：
再查看6380slave的信息，输入info：
主从断开连接
注意： 是slave服务器发送命令！
说明： slave断开连接后，不会删除已有数据，只是不再接受master发送的数据。
此时主服务器再修改name数据：
从服务器slave拿出数据，发现已经不同步了！
授权访问
2.1.3、阶段2：数据同步阶段工作流程
- 在slave初次连接master后，复制master中的所有数据到slave；
- 将slave的数据库状态更新成master当前的数据库状态
slave使用psync2来请求数据同步！
master怎么将数据给到slave?
- RDB过程，可以保存所有的数据快照；master执行bgsave；
存在的问题： 可能这个master执行bgsave的过程中，master还会接收新数据，存到自己服务器中，那么这些新数据怎么给到slave？
- 创建了一个新的复制缓冲区，用来接收指令！（可以理解为AOF的存储区域，里面放了执行的所有指令）
- 这样就可以放心大胆的进行RDB的过程了。
首先是进行RDB的数据的全量复制；（获取salve发送指令之前的数据）
RDB数据恢复完之后，会通知master；
下面就是恢复部分数据的过程：（恢复在进行RDB数据过程中的数据）
master知道RDB数据复制完之后，可以将复制缓冲区的指令再给slave！
slave执行指令，恢复数据。
全量复制和部分复制属于数据同步
2.1.4、从日志上看下数据同步的过程
启动6379master服务器：
启动6380master服务器：
分析下6379master服务端的日志：
Ready to accept aonnections表示服务器启动成功！
然后可以看到slave来请求主从复制了！下面的表示同步时两者之间传递的信息，分别是40位的和41位的值，后面会讲。
执行bgsave，将RDB数据放到磁盘disk上，然后说明了主从同步成功了！我们再看下6380slave服务端的日志：
2.1.5、数据同步阶段master和slave说明
master说明
- 1、如果master数据量巨大，数据同步阶段应避开流量高峰期，避免造成master阻塞，影响业务正常执行；
- 2、复制缓冲区大小设定不合理，会导致数据溢出。如进行全量复制周期太长，进行部分复制时发现数据已经存在丢失的情况，必须进行第二次全量复制，致使slave陷入死循环状态。
repl-backlog-size 1mb- 3、master单机内存占用主机内存的比例不应过大，建议使用50%-70%的内存，留下30%-50%的内存用于执行bgsave命令和创建复制缓冲区。
slave说明
- 1、为避免slave进行全量复制、部分复制时服务器响应阻塞或数据不同步，建议关闭此期间的对外服务；
slave-serve-stale-data yes|no- 2、数据同步阶段，master发送给slave信息可以理解master是slave的一个客户端，主动向slave发送命令（最常用的就是master向salve发送一个ping命令，看看slave还在不在）
- 3、多个slave同时对master请求数据同步，master发送的RDB文件增多，会对带宽造成巨大冲击，如果master带宽不足，因此数据同步需要根据业务需求，适量错峰；
- 4、slave过多时，建议调整拓扑结构，由一主多从结构变为树状结构，中间的节点既是master，也是slave。注意使用树状结构时，由于层级深度，导致深度越高的slave与最顶层master间数据同步延迟较大，数据一致性变差，应谨慎选择；
2.1.6、阶段3：命令传播阶段
实时保持数据同步过程！
- 当master数据库状态被修改后，导致主从服务器数据库状态不一致，此时需要让主从数据同步到一致的状态，同步的动作称为命令传播
- master将接收到的数据变更命令发送给slave，slave接收命令后执行命令
1、命令传播阶段的部分复制
为什么命令传播阶段启动部分复制？
2、部分复制的三个核心要素
- 服务器的运行 id（run id）
- 主服务器的复制积压缓冲区（就是前面的复制缓冲区）
- 主从服务器的复制偏移量
服务器的运行 id（run id）
概念： 服务器运行ID是每一台服务器每次运行的身份识别码，一台服务器多次运行可以生成多个运行id
组成： 运行id由40位字符组成，是一个随机的十六进制字符 例如：fdc9ff13b9bbaab28db42b3d50f852bb5e3fcdce
作用： 运行id被用于在服务器间进行传输，识别身份 如果想两次操作均对同一台服务器进行，必须每次操作携带对应的运行id，用于对方识别
实现方式： 运行id在每台服务器启动时自动生成的，master在首次连接slave时，会将自己的运行ID发送给slave，slave保存此ID，通过info Server命令，可以查看节点的runid。
info servermaster的运行ID：
slave的运行ID：
复制缓冲区
复制缓冲区:
- 又名复制积压缓冲区，是一个先进先出（FIFO）的队列，用于存储服务器执行过的命令，每次传播命令，master都会将传播的命令记录下来，并存储在复制缓冲区。
- 复制缓冲区队列中达到存储命令达到上限，会被其他命令挤出去！
复制缓冲区内部工作原理
组成：
- 偏移量
- 字节值
工作原理：
- 通过offset区分不同的slave当前数据传播的差异
- master记录已发送的信息对应的offset
- slave记录已接收的信息对应的offset
（\r\n： 换行+回车）
复制缓冲区总结
- 复制缓冲区，又名复制积压缓冲区，是一个先进先出（FIFO）的队列，用于存储服务器执行过的命令，每次传播命令，master都会将传播的命令记录下来，并存储在复制缓冲区
- 复制缓冲区默认数据存储空间大小是1M，由于存储空间大小是固定的，当入队元素的数量大于队列长度时，最先入队的元素会被弹出，而新元素会被放入队列；
- 由来： 每台服务器启动时，如果开启有AOF或被连接成为master节点，即创建复制缓冲区；
- 作用： 用于保存master收到的所有指令（仅影响数据变更的指令，例如set，select）
- 数据来源： 当master接收到主客户端的指令时，除了将指令执行，会将该指令存储到缓冲区中
主从服务器复制偏移量（offset）
概念： 一个数字，描述复制缓冲区中的指令字节位置
分类：
- master复制偏移量：记录发送给所有slave的指令字节对应的位置（多个）
- slave复制偏移量：记录slave接收master发送过来的指令字节对应的位置（一个）
数据来源：
- master端：发送一次记录一次
- slave端：接收一次记录一次
作用： 同步信息，比对master与slave的差异，当slave断线后，恢复数据使用
2.1.7、数据同步+命令传播阶段工作流程
一开始salve不知道master的runid和offset，就执行psync2 ？-1命令！
2.1.8、心跳机制和命令传播阶段工作流程
在命令传播阶段，是靠着反复运行命令传播阶段来不停的维护master和slave的数据同步！（反复运行时通过心跳机制来执行的！）
进入命令传播阶段候，master与slave间需要进行信息交换，使用心跳机制进行维护，实现双方连接保持在线
master心跳：
- 指令：PING
- 周期：由repl-ping-slave-period决定，默认10秒（因为slave机器很多，间隔时间要长些）
- 作用：判断slave是否在线
- 查询：INFO replication 获取slave最后一次连接时间间隔，lag项维持在0或1视为正常
slave心跳任务：
- 指令：REPLCONF ACK {offset}
- 周期：1秒
- 作用1：汇报slave自己的复制偏移量，获取最新的数据变更指令
- 作用2：判断master是否在线
2.1.9、心跳阶段注意事项
- 当slave多数掉线，或延迟过高时，master为保障数据稳定性，将拒绝所有信息同步操作
- slave数量少于2个，或者所有slave的延迟都大于等于10秒时，强制关闭master写功能，停止数据同步
min-slaves-to-write 2
min-slaves-max-lag 10- slave数量由slave发送REPLCONF ACK命令做确认
- slave延迟由slave发送REPLCONF ACK命令做确认
2.1.10、主从复制工作流程（完整）
3、主从复制常见问题
3.1、频繁的全量复制（1）
3.2、频繁的全量复制（2）
3.3、频繁的网络中断（1）
3.4、频繁的网络中断（2）
3.5、数据不一致
