26. 主从复制 Replication

当单机 Redis 的性能和容量不足以支撑业务，或者你希望为数据增加一份冗余以防单点故障时，主从复制（Replication） 是最基础、最常用的方案。它让一个 Redis 节点（从节点 / replica）成为另一个节点（主节点 / master）的精确副本，主节点的写入会自动同步到从节点。

主从复制是 Redis 高可用体系的基石：第 27 章的哨兵、第 28/29 章的集群，底层都依赖复制。码上学先把复制的原理和配置讲透。

本节目标

• 理解主从复制的拓扑与作用（冗余、读写分离、水平扩展读）。
• 掌握两种开启复制的方式：配置文件 replicaof 与命令 REPLICAOF。
• 理解全量同步与部分重同步（PSYNC）的过程。
• 会用 INFO replication、ROLE 观察复制状态。
• 了解只读副本与数据安全相关配置（replica-read-only、min-replicas-to-write）。

复制的基本拓扑

一个主节点（master）可以有多个从节点（replica）；从节点自己也可以再有从节点（级联复制 / 树状复制），从而减轻主节点的同步压力。典型用途有三个：

1. 数据冗余：从节点是主节点的热备份，主节点宕机时从节点仍有完整数据。
2. 读写分离：写请求走主节点，读请求分摊到多个从节点，提升整体读吞吐。
3. 灾备与运维：可以在从节点上做 RDB 备份、慢查询分析，而不影响主节点性能。

需要明确：Redis 的复制是异步的。主节点执行完写命令后会立即返回给客户端，然后（异步）把命令传播给从节点。因此从节点数据存在极短延迟，正常毫秒级；在网络抖动或从节点繁忙时延迟会增大。

配置复制：两种方式

方式一：在 redis.conf 中配置

在从节点的配置文件里加入：

replicaof 127.0.0.1 6379

重启（或重载配置）后，该实例就会成为 127.0.0.1:6379 的从节点。如果主节点开启了密码（requirepass）或使用 ACL，从节点还需配置认证：

masterauth <master-password>
# 若主节点使用 ACL（Redis 6+），还可指定复制专用用户：
masteruser <username>

方式二：运行时用命令

不需要改配置文件，直接在从节点上执行 REPLICAOF 命令即可动态建立复制关系：

127.0.0.1:6380> REPLICAOF 127.0.0.1 6379
OK

执行后，6380 会成为 6379 的从节点，并开始同步数据。若想解除复制、让该实例重新成为独立主节点，执行：

127.0.0.1:6380> REPLICAOF NO ONE
OK

同步过程：全量同步与部分重同步

当从节点首次连接主节点，或从节点落后太多时，会触发全量同步（full resync）：

1. 从节点向主节点发送 PSYNC 请求。
2. 主节点执行 BGSAVE 生成 RDB 快照，同时把生成期间的写命令缓存进复制积压缓冲区（replication backlog）。
3. 主节点把 RDB 文件传给从节点，从节点清空旧数据并加载 RDB。
4. 主节点再把 backlog 里的增量写命令发送给从节点，完成对齐。

如果连接短暂断开后重连，且从节点落后的偏移量仍在主节点的 backlog 范围内，则触发部分重同步（partial resync）：主节点只需把断开期间丢失的那段命令补发给从节点，无需再传整个 RDB。这大大降低了网络抖动带来的开销。

你可以通过 INFO replication 观察相关字段，例如 repl_backlog_size（积压缓冲区大小）、master_repl_offset、slave_repl_offset 等，用来判断同步进度。

观察复制状态

在主节点上查看复制信息：

127.0.0.1:6379> INFO replication

对应输出（节选）：

# Replication
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=12345,lag=1
master_replid:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
master_repl_offset:12345

role:master 表示这是主节点，connected_slaves:1 表示有 1 个从节点在线，lag 是从节点落后主节点的秒数（很小说明同步良好）。

在从节点上查看：

127.0.0.1:6380> INFO replication

# Replication
role:replica
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up
slave_repl_offset:12345

master_link_status:up 表示与主节点的连接正常。也可以用 ROLE 命令，它会一次性返回该实例的角色及复制拓扑信息：

127.0.0.1:6380> ROLE
1) "replica"
2) "127.0.0.1"
3) (integer) 6379
4) "connected"
5) (integer) 12345

只读副本与读写分离

从 Redis 2.6 起，从节点默认是只读的，对应配置：

replica-read-only yes

如果你尝试在从节点上写入，会收到错误：

127.0.0.1:6380> SET foo bar
(error) READONLY You can't write against a read only replica.

这正是为了支持「读写分离」：应用把写流量发往主节点，把读流量按负载均衡发往各个从节点。只读只是防止误写的一层保护，并非安全边界——它不限制管理员命令，生产环境应配合 ACL、网络隔离进一步加固。

另一个相关配置是 replica-serve-stale-data（默认 yes）：当从节点与主节点断开连接、或正在初次同步时，若设为 yes，从节点仍用旧数据应答读请求；若设为 no，断开期间除少数管理命令外一律返回 MASTERDOWN 错误。对数据一致性要求高的读场景，可设为 no。

数据安全：至少 N 个从节点才允许写

为了避免「主节点在网络分区中孤立后仍在写入、导致从节点数据被丢弃」这类问题，Redis 提供了主节点侧的写保护：

min-replicas-to-write 2
min-replicas-max-lag 10

含义是：只有当至少有 2 个从节点在线、且它们与主节点的延迟都不超过 10 秒时，主节点才接受写命令；否则写请求会被拒绝。这能在脑裂（split-brain）场景下减少数据丢失。代价是牺牲一点可用性，需按业务容忍度权衡。

常见误区

• 误区：复制是同步的，从节点读到的总是最新数据。 错。复制异步，从节点存在毫秒到秒级延迟；强一致读不要依赖从节点。
• 误区：从节点可以随便写。 默认只读，写会报错；强行写还可能因重新同步而被主节点数据覆盖。
• 误区：一主多从会压垮主节点。 全量同步确实消耗主节点资源，但部分重同步很轻；必要时可用级联复制（从节点的从节点）分摊压力。

小结

• 主从复制是 Redis 高可用的基础，提供冗余、读写分离与读扩展能力。
• 用 replicaof（配置）或 REPLICAOF（命令）建立复制；用 INFO replication / ROLE 观测状态。
• 同步分「全量（RDB + 增量）」与「部分重同步（backlog）」两阶段，网络抖动主要靠后者兜底。
• 从节点默认只读，配合 min-replicas-to-write 可在分区时保护数据安全。