详解Redis主从复制和哨兵机制

1. Redis主从复制

1.1 Redis主从复制

Redis主从复制主要有两个角色，主机（master）对外提供读写功能，从机（slave）对外只提供读功能，主机定期把数据同步到从机上保证数据一致性。

Redis主机数据同步到从机上有两种方式，一种是全量同步，另一种是增量同步。

主从复制不会阻塞master，在数据同步时，master还可以继续处理客户端请求，因为redis会产生一个新的进程来解决同步问题。

一个redis也可以是从也可以是主（树状主从），可以减轻主机压力。

1.2 Redis主从配置

只需要修改从服务器上的redis.conf文件：

# slaveof 《masterip》 《masterport》

# 表示当前【从服务器】对应的【主服务器】的IP是192.168.10.135，端口是6379。

slaveof 192.168.10.135 6379

启动主服务器 redis-server redis.conf

进入从服务器文件夹，启动从服务器

查看主服务器信息：redis-cli -p 6379 info Replication，可以看到有几个从服务器

1.3 实现原理

redis的主从同步分为两种，分为全量同步和增量同步。

只有从机第一次连接上主机是全量同步。

断线重连很有可能触发全量同步也有可能是增量同步（master判断runid`是否一致）。

runid

每个redis服务器，不论主服务器还是从服务，都会有自己的运行id。PSYNC runid 这个命令，runid是指上一次复制主服务器的运行id，如果没有保存这个id，PSYNC的命令会使用”PSYNC ？ -1” 这种形式发送给Master，请求主服务器进行全量复制。

offset（复制偏移量）

主服务器和从服务器会分别维护一个复制偏移量，主服务器每次向从服务器传播N个字节的数据时，就将自己的复制偏移量的值加上N，从服务器每次收到主服务器传播来的N个字节的数据时，就将自己的复制偏移量值加上N。

复制积压缓冲区

复制积压缓冲区是由主服务器维护一个固定长度（fixed-size）先进先出（FIFO）队列，默认大小是1MB。它主要的作用就是当主服务器进行命令传播时，不仅将命令发送给所有从服务器，还会将命令入队到复制积压缓冲区。如果主服务器向从服务器传播数据时发生断线，主服务器会将复制积压缓冲区偏移量的所有数据都发送给从服务器（发送的是断线之后的的数据）。

PSYNC执行过程

1.Slave接受从客户端发送过来的SLAVEOF命令。

当前服务器判断自己是否保存Master runid是否是第一次复制。

如果是第一次复制那么当前服务器向Master发送PSYNC ？ -1命令，主动请求Master进行全量同步。

如果已经父之过Master，那么当前从服务器向Master发送PSYNC runid offset命令。

Master接收到PSYNC 命令后首先判断runid是否和本机的id一致，如果runid和本机id不一致则返回+FULLRESYNC runid offset命令执行全量同步操作，当前服务器会将runid保存起来，在下次发送PSUNC时使用。

如果判断runid和本机id一致，Master则会再次判断offset偏移量和本机的偏移量相差有没有超过复制积压缓冲区大小，如果没有那么就给Slave发送CONTINUE，此时Slave只需要等待Master传回失去连接期间丢失的命令；

全量同步

Redis的全量同步主要分为三个阶段：

同步快照阶段：Master创建并发送快照给Slave，Slave再入快照并解析。Master同时将此阶段产生的新的命令写入到积压缓冲区中。

同步写缓冲阶段：Master向Slave同步存储在缓冲区的写操作命令。

同步增量阶段：Master向SLave同步写操作命令。

增量同步

Redis增量同步主要是指Slave完成初始化开始正常工作时，Master发生的写操作同步到Slave的过程。

通常情况下，Master没执行一个写命令就会想Slave发送相同的写命令，然后Slave接受并执行。

2. 哨兵（sentinel）机制

2.1 哨兵机制介绍

sentinel进程是用于监控Redis集群中Master主服务器工作的状态。

在Master主服务器发生故障的时候，可以实现Master和Slave服务器的切换，保证系统的高可用。

2.2 为什么要有哨兵机制？

Redis主从复制的缺点：没有办法对master进行动态选举，需要使用Sentinel机制完成动态选举。

2.3 哨兵的作用

监控（Monitoring）：sentinel会不断检查Master和Slave是否运行正常。

提醒（Notification）：当被监控的某个Redis节点出现问题时， sentinel 可以通过 API向管理员或者其他应用程序发送通知。

自动故障转移（Automatic failover）：当Master不能正常操作时哨兵会开始一次故障转移。 它会将失效的Master的其中一个Slave升级为新的Master，并让其他Slave改为复制新的Master。 当客户端试图连接失效的Master时，集群会向客户端显示新的Master的地址。 Master和Slave切换后，Master的redis.conf、Slave的reids.conf和senisentinel的sentinel.conf配置文件的内容都会相应的改变，即，Master主服务器的redis.conf配置文件中会多一行slaveof的配置，sentinel.conf的监控目标会随之调换。

2.4 故障判断原理分析

每个sentinel进程每秒钟一次的频率向整个集群中Master、Slave以及其它Sentinel进程发送一个PING命令。

如果一个实例（instance）距离最后一次有效回复PING命令超过down-after-milliseconds选项所指定的值，这个实例会被sentinel进程标记为主观下线（SDOWN）。

如果一个Master主服务器被标记为主观下线（SDOWN），则正在监视这个Master主服务器的所有 Sentinel进程要以每秒一次的频率确认Master主服务器的确进入了主观下线状态。

当有足够数量的 Sentinel进程（大于等于配置文件指定的值）在指定的时间范围内确认Master主服务器进入了主观下线状态（SDOWN）， 则Master主服务器会被标记为客观下线（ODOWN）。

在一般情况下， 每个 Sentinel进程会以每 10 秒一次的频率向集群中的所有Master主服务器、Slave从服务器发送 INFO 命令。

当Master主服务器被 Sentinel进程标记为客观下线（ODOWN）时，Sentinel进程向下线的 Master主服务器的所有 Slave从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。

若没有足够数量的 Sentinel进程同意 Master主服务器下线， Master主服务器的客观下线状态就会被移除。若 Master主服务器重新向 Sentinel进程发送 PING 命令返回有效回复，Master主服务器的主观下线状态就会被移除。