Redis集群和主从复制的搭建思路及实现细节分享

Redis主从复制的搭建思路及实现细节

主从复制是Redis实现高可用的基础,它的核心思路很简单：让一个Redis服务器（从节点）去复制另一个Redis服务器（主节点）的数据，主节点负责处理写操作，从节点负责处理读操作，并且自动同步主节点的数据，这样做的好处主要有两个：一是读写分离，减轻主节点的压力，提升整体性能；二是数据备份，即使主节点宕机，从节点也有一份完整的数据副本，可以快速恢复服务。

搭建主从复制的实现细节非常直接,主要工作量在从节点的配置上，假设我们已经启动了一个主节点（比如在6379端口），现在要启动一个从节点（比如在6380端口）。

我们正常启动从节点Redis服务器,最关键的一步是告诉这个从节点它要追随哪个主节点，这有两种方式可以实现，第一种是修改从节点的配置文件（redis.conf），找到 replicaof（在旧版本中可能是 slaveof）这个配置项，取消注释并填上主节点的IP地址和端口，replicaof 127.0.0.1 6379，之后重启从节点服务，它就会自动去连接主节点并开始同步数据。

第二种方式更为灵活,不需要重启服务，在从节点启动后，我们通过Redis的命令行客户端（redis-cli）连接到这个从节点，然后直接执行一条命令：REPLICAOF 127.0.0.1 6379，执行这条命令后，从节点会立即开始复制过程。

无论用哪种方式,我们都可以通过 INFO replication 命令来查看主从复制的状态，在主节点上执行，可以看到它下面连接了哪些从节点及其状态；在从节点上执行，可以看到它正在复制的master的信息以及复制偏移量等，如果看到 role:slave 和 master_link_status:up，就表示主从连接正常。

这里有一个重要的细节：当从节点第一次连接主节点时，会触发一次全量同步，主节点会生成当前数据的快照（RDB文件），发送给从节点，从节点清空自己的数据后加载这个RDB文件，之后，主节点会把期间新的写命令缓存在一个缓冲区里，待从节点加载完RDB后，再把这些增量命令发送给从节点，从而保证数据一致性，之后，主节点上的任何写命令都会实时地（异步）发送给从节点，这就是增量同步。

Redis集群的搭建思路及实现细节

当数据量非常大,或者对高可用的要求更高时，单个主节点加上几个从节点可能就不够用了，这时就需要用到Redis集群，Redis集群的思路是数据分片和高可用的结合。

它的设计思想是把整个数据集自动分割到多个节点（分片）上，Redis集群默认有16384个哈希槽（hash slot），我们可以将每个键通过CRC16算法计算后再对16384取模，得到一个槽位编号，从而决定这个键存储在哪个分片上，每个分片由一个主节点和若干个从节点组成，这些主从节点共同组成一个集群，这样，写请求可以分散到不同的主节点上，实现了数据的分布式存储和负载均衡，每个分片内部又通过主从复制来保证数据冗余和高可用，如果某个主节点宕机了，它的从节点会自动晋升为新的主节点，继续提供服务。

搭建一个最简单的Redis集群（至少需要三个主节点，每个主节点至少配一个从节点，所以最少需要6个节点）的实现细节如下：

我们需要准备6个Redis实例,这可以是6台不同的服务器，也可以是一台服务器上启动6个不同端口的进程，为每个实例创建一个配置文件（如redis-7000.conf, redis-7001.conf ... redis-7005.conf），这些配置文件除了端口号不同外，都必须开启集群模式，这是最关键的一步，在配置文件中加入或修改以下几行：

port 7000  # 每个实例的端口要不同
cluster-enabled yes  # 开启集群模式
cluster-config-file nodes-7000.conf  # 集群生成的配置文件，每个实例要不同
cluster-node-timeout 15000  # 节点超时时间
appendonly yes  # 建议开启，持久化

逐个启动这6个Redis实例,我们需要将这些独立的实例组装成一个集群，在Redis 5.0版本之前，这需要借助一个叫 redis-trib.rb 的Ruby脚本，比较麻烦，但从Redis 5.0开始，官方直接内置了 redis-cli 命令来创建集群，大大简化了流程。

我们只需要执行一条命令（在任意一台安装了Redis-cli的机器上执行，确保能访问到这6个节点）：

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 --cluster-replicas 1

这条命令的意思是：用后面列出的6个节点创建一个集群，--cluster-replicas 1 表示每个主节点配1个从节点。redis-cli 会自动帮我们分配哪些节点是主，哪些是从，以及哈希槽是如何在这三个主节点间分配的，它会给出一个分配方案，我们输入 yes 确认后，集群就开始创建和握手了。

创建完成后,我们就可以用 redis-cli -c -p 7000（-c表示以集群模式连接）连接到集群进行测试了，集群会自动将我们的命令路由到正确的节点上，我们可以通过 CLUSTER NODES 命令查看集群中所有节点的状态和关系。

主从复制解决了数据备份和读扩展的问题,搭建简单，而集群则通过分片解决了海量数据存储和写扩展的问题，并集成了主从复制的高可用能力，搭建步骤稍多，但有了官方工具后也变得相对直观。