我的系统版本为CentOS7.5，redis版本5.0.4

主从复制原理

Redis的主从复制功能分为：同步（sync）、命令传播（command propagate）两个操作。Redis从2.8版本开始，使用PSYNC命令代替SYNC命令来执行复制时的同步操作。在设置好主从同步后，从服务器先同步主服务器的RDB文件实现初始化的同步，初始化同步后进行命令的传播，从服务执行主服务器相同的命令来实现实时同步。具体过程如下：

从服务器向主服务器发送SYNC或PSYNC命令
收到SYNC命令的主服务器执行BGSAVE命令，在后台生成一个RDB文件，并使用一个缓冲区记录从现在开始执行的所有写命令
当主服务器的BGSAVE命令执行完毕时，主服务器会将BGSAVE命令生成的RDB文件发送给从服务器，从服务器接收并载入这个RDB文件，将自己的数据库状态更新至主服务器执行BGSAVE命令时的数据库状态。
主服务器将记录在缓冲区里面的所有写命令发送给从服务器，从服务器执行这些写命令，将自己的数据库状态更新至主服务器数据库当前所处的状态。

PSYNC实现

复制偏移量

执行复制的双方——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的值加上N；

复制积压缓冲区

复制积压缓冲区是由主服务器维护的一个固定长度（fixed-size）先进先出（FIFO）队列，默认大小为1MB。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。

当主服务器进行命令传播时，它不仅会将写命令发送给所有从服务器，还会将写命令入队到复制积压缓冲区里面，如图：

因此，主服务器的复制积压缓冲区里面会保存着一部分最近传播的写命令，并且复制积压缓冲区会为队列中的每个字节记录相应的复制偏移量，如图：

当从服务器重新连上主服务器时，从服务器会通过PSYNC命令将自己的复制偏移量offset发送给主服务器，主服务器会根据这个复制偏移量如果在积压缓冲区命中则进行差量复制，如果未命中则进行全量复制。

设置复制积压缓冲区大小

Redis为复制积压缓冲区设置的默认大小为1MB，修改redis.conf来调整大小

#设置复制积压缓冲大小为32mb
repl-backlog-size 32mb

服务器运行ID

除了复制偏移量和复制积压缓冲区之外，实现部分重同步还需要用到服务器运行ID（run ID），主从服务器都有服务器运行ID。运行ID在服务器启动时自动生成，由40个随机的十六进制字符组成。

当从服务器对主服务器进行初次复制时，主服务器会将自己的运行ID传送给从服务器，从服务器会保存该ID。

当从服务器断线并重新连上一个主服务器时，从服务器将向当前连接的主服务器发送之前保存的运行ID。主服务器通过判断从服务器发送的ID是否为自己的ID来判断从服务器是否是首次复制。

Redis主从复制详细过程

步骤1：设置主服务器的地址和端口

当客户端向从服务器发送以下命令时：

127.0.0.1:12345> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK

从服务器首先要做的就是将客户端给定的主服务器IP地址127.0.0.1以及端口6379保存到服务器状态的masterhost属性和masterport属性里面：

struct redisServer {
// …
// 主服务器的地址
char *masterhost;
// 主服务器的端口
int masterport;
// …
};

SLAVEOF命令是一个异步命令，在完成masterhost属性和masterport属性的设置工作之后，从服务器将向发送SLAVEOF命令的客户端返回OK，表示复制指令已经被接收，而实际的复制工作将在OK返回之后才真正开始执行。

步骤2：建立套接字连接

在SLAVEOF命令执行之后，从服务器将根据命令所设置的IP地址和端口，创建连向主服务器的套接字连接，如图15-14所示。

如果从服务器创建的套接字能成功连接（connect）到主服务器，那么从服务器将为这个套接字关联一个专门用于处理复制工作的文件事件处理器，这个处理器将负责执行后续的复制工作，比如接收RDB文件，以及接收主服务器传播来的写命令，诸如此类。

而主服务器在接受（accept）从服务器的套接字连接之后，将为该套接字创建相应的客户端状态，并将从服务器看作是一个连接到主服务器的客户端来对待，这时从服务器将同时具有服务器（server）和客户端（client）两个身份：从服务器可以向主服务器发送命令请求，而主服务器则会向从服务器返回命令回复。

步骤3：发送PING命令

从服务器成为主服务器的客户端之后，做的第一件事就是向主服务器发送一个PING命令。

这个PING命令主要是为了：

通过发送PING命令检查套接字的读写状态；
通过PING命令可以检查主服务器能否正常处理命令。

从服务器在发送PING命令之后可能遇到以下三种情况：

主服务器向从服务器返回了一个命令回复，但从服务器却不能在规定的时限内读取命令回复的内容(timeout)，说明网络连接状态不佳，从服务器将断开并重新创建连向主服务器的套接字；
如果主服务器返回一个错误，那么表示主服务器暂时没有办法处理从服务器的命令请求，，从服务器也将断开并重新创建连向主服务器的套接字；
如果从服务器读取到"PONG"回复，那么表示主从服务器之间的网络连接状态正常，那就继续执行下面的复制步骤。

步骤4：身份验证

从服务器在收到主服务器返回的"PONG"回复之后，下一步要做的就是决定是否进行身份验证：

如果从服务器设置了masterauth选项，那么进行身份验证。否则不进行身份认证；

在需要进行身份验证的情况下，从服务器将向主服务器发送一条AUTH命令，命令的参数为从服务器masterauth选项的值。

从服务器在身份验证阶段可能遇到的情况有以下几种：

主服务器没有设置requirepass选项，从服务器没有设置masterauth,那么就继续后面的复制工作；
如果从服务器的通过AUTH命令发送的密码和主服务器requirepass选项所设置的密码相同，那么也继续后面的工作，否则返回错误invaild password;
如果主服务器设置了requireoass选项，但从服务器没有设置masterauth选项，那么服务器将返回NOAUTH错误。反过来如果主服务器没有设置requirepass选项，但是从服务器却设置了materauth选项，那么主服务器返回no password is set错误；

所有错误到只有一个结果：中止目前的复制工作，并从创建套接字开始重新执行复制，直到身份验证通过，或者从服务器放弃执行复制为止。

步骤5：发送端口信息

身份验证步骤之后，从服务器将执行命令REPLCONF listening-port ，向主服务器发送从服务器的监听端口号。

主服务器在接收到这个命令之后，会将端口号记录在从服务器所对应的客户端状态的slave_listening_port属性中：

typedef struct redisClient {
// …
// 从服务器的监听端口号
int slave_listening_port;
// …

｝redisClient;

slave_listening_port属性目前唯一的作用就是在主服务器执行INFO replication命令时打印出从服务器的端口号。

步骤6：同步

在这一步，从服务器将向主服务器发送PSYNC命令，执行同步操作，并将自己的数据库更新至主服务器数据库当前所处的状态。

需要注意的是在执行同步操作前，只有从服务器是主服务器的客户端。但是执行从不操作之后，主服务器也会称为从服务器的客户端：

如果PSYNC命令执行的是完整同步操作，那么主服务器只有成为了从服务器的客户端才能将保存在缓冲区中的写命令发送给从服务器执行；
如果PSYNC命令执行的是部分同步操作，那么主服务器只有成为了从服务器的客户端才能将保存在复制积压缓冲区中的写命令发送给从服务器执行；

步骤7：命令传播

当完成了同步之后，主从服务器就会进入命令传播阶段，这时主服务器只要一直将自己执行的写命令发送给从服务器，而从服务器只要一直接收并执行主服务器发来的写命令，就可以保证主从服务器一直保持一致了。
心跳检测

在命令传播阶段，从服务器默认会以每秒一次的频率，向主服务器发送命令：REPLCONF ACK <replication_offset>

其中replication_offset是从服务器当前的复制偏移量。

发送REPLCONF ACK命令对于主从服务器有三个作用：

检测主从服务器的网络连接状态；
辅助实现min-slaves选项；
检测命令丢失。

检测主从服务器的网络连接状态

如果主服务器超过一秒钟没有收到从服务器发来的REPLCONF ACK命令，那么主服务器就知道主从服务器之间的连接出现问题了。

通过向主服务器发送INFO replication命令，在列出的从服务器列表的lag一栏中，我们可以看到相应从服务器最后一次向主服务器发送REPLCONF ACK命令距离现在过了多少秒：

127.0.0.1:6379> INFO replication
#Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=127.0.0.1,port=12345,state=online,offset=211,lag=0

#刚刚发送过 REPLCONF ACK命令
slave1:ip=127.0.0.1,port=56789,state=online,offset=197,lag=15

#15秒之前发送过REPLCONF ACK命令

master_repl_offset:211
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2
repl_backlog_histlen:210

在一般情况下，lag的值应该在0秒或者1秒之间跳动，如果超过1秒的话，那么说明主从服务器之间的连接出现了故障。

辅助实现min-slaves配置选项

Redis的min-slaves-to-write和min-slaves-max-lag两个选项可以防止主服务器在不安全的情况下执行写命令。

举个例子，如果我们向主服务器提供以下设置：

min-slaves-to-write 3
min-slaves-max-lag 10

那么在从服务器的数量少于3个，或者三个从服务器的延迟（lag）值都大于或等于10秒时，主服务器将拒绝执行写命令，这里的延迟值就是上面提到的INFO replication命令的lag值。

检测命令丢失

我们从命令：REPLCONF ACK <replication_offset>就可以知道，每发送一次这个命令从服务器都会向主服务器报告一次自己的复制偏移量。那此时尽管主服务器发送给从服务器的SET key value丢失了。也无所谓，主服务器马上就知道了。

参考：https://www.cnblogs.com/lukexwang/p/4711977.html

（十三）Redis数据库-Redis主从复制原理