1. 概述

Redis 作为一种高性能的内存数据库，普遍用于目前主流的分布式架构系统中。为了提高系统的容错率，使用多实例的 Redis 也是必不可免的，但同样复杂度也相比单实例高出很多。

那么如何保证 Redis 的高并发和高可用？

Redis 主要有三种集群方式用来保证高并发和高可用：主从复制，哨兵模式和集群。

2. 主从复制

在分布式系统中为了解决单点问题，通常会把数据复制多个副本部署到其他机器，满足故障恢复和负载均衡等需求。Redis 也是如此，它为我们提供了复制功能，实现了相同数据的多个 Redis 副本。

复制功能是高可用 Redis 的基础，哨兵和集群都是在复制的基础上实现高可用的。

在复制的概念中，数据库分为两类。一类是主数据库（master），一类是从数据库（slave）。 master 可以进行读写操作，当写操作发生变化时，会自动将数据同步给 slave。

slave 一般只提供读操作，并接收主数据库同步过来的数据。

一个 master 可以对应多个 slave。一个 slave 只能对应一个 master。

引入主从复制的目的有两个：

1. 读写分离，分担 master 的压力；
2. 二是容灾备份。

Redis 的复制拓扑结构可以支持单层或多层复制关系，根据拓扑复杂性可以分为以下三种：一主一从、一主多从、树状主从结构。

2.1 一主一从

1、建立复制

参与复制的 Redis 实例划分为主节点（master）和从节点（slave）。默认情况下，Redis 都是主节点。每个从节点只能有一个主节点，而主节点可以同时具有多个从节点。复制的数据流是单向的，只能由主节点复制到从节点。

配置复制的方式有以下三种 ：

1. 配置文件

   配置文件中加入slaveof {masterHost } {masterPort}，随 Redis 启动生效。

2. 启动命令

   在 redis-server 启动命令后加入--slaveof {masterHost} {masterPort }生效。

3. 客户端命令

   Redis服务器启动后，直接使用命令 slaveof {masterHost} { masterPort}生效。

综上所述，slaveof 命令在使用时，可以运行期动态配置，也可以提前写到配置文件中。

为了方便测试，我们在同一台虚拟机上启动 2 个 Redis 实例，端口分别为 6379 和 6380，由于在同一台机器上，所以需要修改 6380 的配置文件，主要修改以下几个选项：

# 端口号
port 6380
# 日志文件
logfile "/usr/local/redis/log/6380.log"
# 快照文件
dbfilename 6380-dump.rdb
# 快照文件存放路径
dir ../

此时分别启动 6379 和 6380，这里的 6379 端口由于之前的操作所以存在一部分数据，而 6380 由于上面配置文件的改动，所以并不会存在数据。

6379：

6380：

注：可通过以下命令进入指定端口的客户端

./redis-cli -h ip -p port -a password

# 进入 6380  无密码
./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6380

然后在127.0.0.1:6380执行如下命令：

slaveof 127.0.0.1 6379

slaveof 配置都是在从节点发起，这时 6379 作为主节点，6380 作为从节点。

复制关系建立后再去执行命令，可以看到如下：

slaveof 本身是异步命令，执行 slaveof 命令时，节点只保存主节点信息后返回，后续复制流程在节点内部异步执行。主从节点复制成功建立后，可以使用 info replication 命令查看复制相关状态。

2、断开复制

slaveof 命令不但可以建立复制，还可以在从节点执行以下命令来断开与主节点复制关系。

slaveof no one

例如在 6380 节点上执行 slaveof no one 来断开复制。流程如下：

1. 断开与主节点复制关系；
2. 从节点晋升为主节点。

从节点断开复制后并不会抛弃原有数据，只是无法再获取主节点上的数据变化。

3、切主

通过 slaveof 命令还可以实现切主操作，所谓切主是指把当前从节点对主节点的复制切换到另一个主节点。执行 slaveof {newMasterIp} {newMasterPort}命令即可。

流程如下：

1. 断开与旧主节点复制关系；
2. 与新主节点建立复制关系；
3. 删除从节点当前所有数据；
4. 对新主节点进行复制操作。

4、只读

默认情况下，从节点使用以下命令配置为只读模式。

slave-read-only = yes

由于复制只能从主节点到从节点，对于从节点的任何修改主节点都无法感知，修改从节点会造成主从数据不一致。因此建议线上不要修改从节点的只读模式。

5、传输延迟

实际上，主从节点一般部署在不同机器上，复制时的网络延迟就成为需要考虑的问题，Redis 为我们提供了以下参数用于控制是否关闭 TCP_NODELAY，默认关闭。

repl-disable-tcp-nodelay no

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，但增加了网络带宽的消耗。适用于主从之间的网络环境良好的场景，如同机架或同机房部署。

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或带宽紧张的场景，如跨机房部署。

2.2 一主多从

一主多从针对读较多的场景，读由多个从节点来分担，但节点越多，主节点同步到从节点的次数也越多，影响带宽，也加重主节点的稳定。

在实际场景中，主从节点一般部署在不同机器上，上面演示的操作虽然在一台机器，但实际上就是一主一从的模式，这里演示在 3 台虚拟机上演示一主多从。

对于配置方式同样采取上述方式进行配置，但还存在slaveof命令之外的配置方式，在redis.conf配置文件中可通过配置replicaof 的方式来配置：

replicaof <masterip> <masterport>

在未配置之前，我们查看主节点和两个从节点的数据：

然后通过配置文件的方式来配置并启动。

1、主节点配置

实际上主节点无需做过多配置，但为了安全性可以配置从节点密码（这里不对配置文件做过多介绍，见文末附）：

masterauth：123456789

我这里为了方便演示不做任何配置。

2、从节点配置

两从节点和主节点配置也类似，但从节点需要指定主节点的 IP 和端口，如下：

# slave1
replicaof 192.168.153.128 6379 
# slave2
replicaof 192.168.153.128 6379 

3、启动

在启动从节点时发现同步失败，报错如下：

1525:S 28 Dec 2021 20:50:29.690 # Error condition on socket for SYNC: Connection refused
1525:S 28 Dec 2021 20:50:30.714 * Connecting to MASTER 192.168.153.129:6379
1525:S 28 Dec 2021 20:50:30.714 * MASTER <-> REPLICA sync started

首先想到的是防火墙问题，在网上寻找解决方案时说是没有开放端口，防火墙相关操作如下：

# 查看状态
systemctl status firewalld
# 启动
systemctl start firewalld
# 开放端口
firewall-cmd --add-port=6379/