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提供了复制功能，实现了相同数据的多个Redis副本。
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：
在配置文件中加入
slaveof {masterHost} {masterPort}随Redis启动生效。在
redis-server启动命令后加入--slaveof {masterHost} {masterPort}生效。直接使用命令：
slaveof {masterHost} {masterPort}生效。
slaveof配置都是在从节点发起，选取6379作为主节点，6380作为从节点。复制关系建立后，在主节点执行如下命令测试：
127.0.0.1:6379> set hello wrold
OK
127.0.0.1:6379>
在从节点上，可以看到复制成功：
127.0.0.1:6380> get hello
"wrold"
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，如下所示:
主节点6379复制状态信息：
127.0.0.1:6379> info replication # Replication role:master connected_slaves:1 slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=199,lag=1 master_repl_offset:199 repl_backlog_active:1 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:2 repl_backlog_histlen:198从节点6380复制状态信息：
127.0.0.1:6380> info replication # Replication role:slave master_host:127.0.0.1 master_port:6379 master_link_status:up master_last_io_seconds_ago:7 master_sync_in_progress:0 slave_repl_offset:185 slave_priority:100 slave_read_only:1 connected_slaves:0 master_repl_offset:0 repl_backlog_active:0 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:0
断开复制
slaveof命令不但可以建立复制，还可以在从节点执行slaveof no one来断开与主节点复制关系。
断开复制主要流程：
- 断开与主节点复制关系
- 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。
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。
切主操作流程如下：
- 断开与旧主节点复制关系
- 与新主节点建立复制关系
- 删除从节点当前所有数据
- 对新主节点进行复制操作
切主后从节点会清空之前所有的数据，线上人工操作时小心slaveof在错误的节点上执行或者指向错误的主节点。
只读
默认情况下，从节点使用slave-read-only=yes配置为只读模式。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。
传输延迟
Redis提供了repl-disable-tcp-nodelay参数用于控制是否关闭TCP_NODELAY，默认关闭。
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。
复制过程
在从节点执行slaveof命令后，复制过程便开始运作，复制过程大致分为6个过程：
保存主节点（master）信息
执行slaveof后从节点只保存主节点的地址信息便直接返回，这时建立复制流程还没有开始。
主从建立socket连接
从节点（slave）内部通过每秒运行的定时任务维护复制相关逻辑，当定时任务发现存在新的主节点后，会尝试与该节点建立网络连接。
如果从节点无法建立连接，定时任务会无限重试直到连接成功或者执行slaveof no one取消复制。
关于连接失败，可以在从节点执行info replication查看master_link_down_since_seconds指标，它会记录与主节点连接失败的系统时间。
发送ping命令
连接建立成功后从节点发送ping请求进行首次通信，ping请求主要目的如下：
- 检测主从之间网络套接字是否可用
- 检测主节点当前是否可接受处理命令
如果发送ping命令后，从节点没有收到主节点的pong回复或者超时，比如网络超时或者主节点正在阻塞无法响应命令，从节点会断开复制连接，下次定时任务会发起重连。
权限验证
如果主节点设置了requirepass参数，则需要密码验证，从节点必须配置masterauth参数保证与主节点相同的密码才能通过验证；如果验证失败复制将终止，从节点重新发起复制流程。
同步数据集
主从复制连接正常通信后，对于首次建立复制的场景，主节点会把持有的数据全部发送给从节点，这部分操作是耗时最长的步骤。
命令持续复制
主节点会持续地把写命令发送给从节点，保证主从数据一致性。
数据同步
Redis在2.8及以上版本使用psync命令完成主从数据同步，同步过程分为：全量复制和部分复制。
全量复制： 一般用于初次复制场景，它会把主节点全部数据一次性发送给从节点，当数据量较大时，会对主从节点和网络造成很大的开销。
部分复制： 用于处理在主从复制中因网络闪断等原因造成的数据丢失场景，当从节点再次连上主节点后，如果条件允许，主节点会补发丢失数据给从节点。因为补发的数据远远小于全量数据，可以有效避免全量复制的过高开销。
psync命令运行需要以下组件支持：
- 主从节点各自复制偏移量
- 主节点复制积压缓冲区
- 主节点运行id
复制偏移量
参与复制的主从节点都会维护自身复制偏移量。主节点（master）在处理完写入命令后，会把命令的字节长度做累加记录，统计信息在info relication中的master_repl_offset指标中。
从节点（slave）每秒钟上报自身的复制偏移量给主节点，因此主节点也会保存从节点的复制偏移量，统计指标如下：
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=5015,lag=0
master_repl_offset:5015
从节点在接收到主节点发送的命令后，也会累加记录自身的偏移量。统计信息在info relication中的slave_repl_offset指标中。
通过对比主从节点的复制偏移量，可以判断主从节点数据是否一致。
复制积压缓冲区
复制积压缓冲区是保存在主节点上的一个固定长度的队列，默认大小为1MB，当主节点有连接的从节点（slave）时被创建，这时主节点（master）响应写命令时，不但会把命令发送给从节点，还会写入复制积压缓冲区。
由于缓冲区本质上是先进先出的定长队列，所以能实现保存最近已复制数据的功能，用于部分复制和复制命令丢失的数据补救。复制缓冲区相关统计信息保存在主节点的info replication中：
repl_backlog_active:1 // 开启复制缓冲区
repl_backlog_size:1048576 // 缓冲区最大长度
repl_backlog_first_byte_offset:2 // 起始偏移量，计算当前缓冲区可用范围
repl_backlog_histlen:5574 // 已保存数据的有效长度
主节点运行ID
每个Redis节点启动后都会动态分配一个40位的十六进制字符串作为运行ID。运行ID的主要作用是用来唯一识别Redis节点，比如从节点保存主节点的运行ID识别自己正在复制的是哪个主节点。
因此当运行ID变化后从节点将做全量复制。可以运行info server命令查看当前节点的运行ID。Redis关闭再启动后，运行ID会随之改变。
全量复制
全量复制是Redis最早支持的复制方式，也是主从第一次建立复制时必须经历的阶段。触发全量复制的命令是sync和psync。
从节点使用psync命令完成部分复制和全量复制功能，命令格式：psync {runId} {offset}，参数含义如下：
- runId：从节点所复制主节点的运行id
- offset：当前从节点已复制的数据偏移量
全量复制流程：
发送
psync命令进行数据同步，由于是第一次进行复制，从节点没有复制偏移量和主节点的运行ID，所以发送psync -1。主节点根据
psync -1解析出当前为全量复制，回复+FULLRESYNC响应。从节点接收主节点的响应数据保存运行ID和偏移量offset。
主节点执行
bgsave保存RDB文件到本地。主节点发送RDB文件给从节点，从节点把接收的RDB文件保存在本地并直接作为从节点的数据文件。对于数据量较大的主节点，比如生成的RDB文件超过6GB以上时要格外小心。传输文件这一步操作非常耗时，速度取决于主从节点之间网络带宽，如果总时间超过
repl-timeout所配置的值（默认60秒），从节点将放弃接受RDB文件并清理已经下载的临时文件，导致全量复制失败。对于从节点开始接收RDB快照到接收完成期间，主节点仍然响应读写命令，因此主节点会把这期间写命令数据保存在复制客户端缓冲区内，当从节点加载完RDB文件后，主节点再把缓冲区内的数据发送给从节点，保证主从之间数据一致性。如果主节点创建和传输RDB的时间过长，对于高流量写入场景非常容易造成主节点复制客户端缓冲区溢出。默认配置为
clientoutput-buffer-limit slave256MB 64MB 60，如果60秒内缓冲区消耗持续大于64MB或者直接超过256MB时，主节点将直接关闭复制客户端连接，造成全量同步失败。从节点接收完主节点传送来的全部数据后会清空自身旧数据。
从节点清空数据后开始加载RDB文件，对于较大的RDB文件，这一步操作依然比较耗时。
从节点成功加载完RDB后，如果当前节点开启了AOF持久化功能，它会立刻做
bgrewriteaof操作。
全量复制是一个非常耗时费力的操作。它的时间开销主要包括：
- 主节点
bgsave时间 - RDB文件网络传输时间
- 从节点清空数据时间
- 从节点加载RDB的时间
- 可能的AOF重写时间
部分复制
当从节点（slave）正在复制主节点（master）时，如果出现网络闪断或者命令丢失等异常情况时，从节点会向主节点要求补发丢失的命令数据，如果主节点的复制积压缓冲区内存在这部分数据则直接发送给从节点，这样就可以保持主从节点复制的一致性。
部分复制流程：
当主从节点之间网络出现中断时，如果超过
repl-timeout时间，主节点会认为从节点故障并中断复制连接。主从连接中断期间主节点依然响应命令，但因复制连接中断命令无法发送给从节点，不过主节点内部存在的复制积压缓冲区，依然可以保存最近一段时间的写命令数据，默认最大缓存1MB。
当主从节点网络恢复后，从节点会再次连上主节点。
当主从连接恢复后，由于从节点之前保存了自身已复制的偏移量和主节点的运行ID。因此会把它们当作
psync参数发送给主节点，要求进行部分复制操作。主节点接到
psync命令后首先核对参数runId是否与自身一致，如果一致，说明之前复制的是当前主节点；之后根据参数offset在自身复制积压缓冲区查找，如果偏移量之后的数据存在缓冲区中，则对从节点发送+CONTINUE响应，表示可以进行部分复制。主节点根据偏移量把复制积压缓冲区里的数据发送给从节点，保证主从复制进入正常状态。
心跳
主从节点在建立复制后，它们之间维护着长连接并彼此发送心跳命令。
主从心跳判断机制：
主节点默认每隔10秒对从节点发送
ping命令，判断从节点的存活性和连接状态。可通过参数repl-ping-slave-period控制发送频率。从节点在主线程中每隔1秒发送
replconf ack {offset}命令，给主节点上报自身当前的复制偏移量。
异步复制
主节点不但负责数据读写，还负责把写命令同步给从节点。写命令的发送过程是异步完成，也就是说主节点自身处理完写命令后直接返回给客户端，并不等待从节点复制完成。
由于主从复制过程是异步的，就会造成从节点的数据相对主节点存在延迟。具体延迟多少字节，可以在主节点执行info replication命令查看相关指标获得。
读写分离
对于读占比较高的场景，可以通过把一部分读流量分摊到从节点（slave）来减轻主节点（master）压力。
当使用从节点响应读请求时，业务端可能会遇到如下问题：
数据延迟
Redis复制数据的延迟由于异步复制特性是无法避免的，延迟取决于网络带宽和命令阻塞情况，比如刚在主节点写入数据后立刻在从节点上读取可能获取不到。
读到过期数据
为了保证复制的一致性，从节点自身永远不会主动删除超时数据，当主节点存储大量设置超时的数据时，如缓存数据，Redis内部需要维护过期数据删除策略，删除策略主要有两种：惰性删除和定时删除。
从节点故障问题
对于从节点的故障问题，需要在客户端维护可用从节点列表，当从节点故障时立刻切换到其他从节点或主节点上。
使用Redis做读写分离存在一定的成本。Redis本身的性能非常高，在使用额外的从节点提升读性能之前，尽量在主节点上做充分优化，比如解决慢查询，持久化阻塞，合理应用数据结构等，当主节点优化空间不大时再考虑扩展。
在做读写分离之前，可以考虑使用Redis Cluster等分布式解决方案，这样不止扩展了读性能还可以扩展写性能和可支撑数据规模，并且一致性和故障转移也可以得到保证。
主从配置不一致
对于有些配置主从之间是可以不一致，比如：主节点关闭AOF在从节点开启。但对于内存相关的配置必须要一致，比如maxmemory，hash-max-ziplist-entries等参数。
规避全量复制
第一次建立复制
这种情况全量复制无法避免。当对数据量较大且流量较高的主节点添加从节点时，建议在低峰时进行操作，或者尽量规避使用大数据量的Redis节点。
节点运行ID不匹配
主节点因故障重启，那么它的运行ID会改变，从节点发现主节点运行ID不匹配时，会认为自己复制的是一个新的主节点从而进行全量复制。对于这种情况应该从架构上规避，比如提供故障转移功能。当主节点发生故障后，手动提升从节点为主节点或者采用支持自动故障转移的哨兵或集群方案。
复制积压缓冲区不足
当主从节点网络中断后，从节点再次连上主节点时会发送psync {offset} {runId}命令请求部分复制，如果请求的偏移量不在主节点的积压缓冲区内，则无法提供给从节点数据，因此部分复制会退化为全量复制。
规避复制风暴
单主节点复制风暴
单主节点复制风暴一般发生在主节点挂载多个从节点的场景。
单机器复制风暴
由于Redis的单线程架构，通常单台机器会部署多个Redis实例。当一台机器上同时部署多个主节点（master）时，如果这台机器出现故障或网络长时间中断，当它重启恢复后，会有大量从节点（slave）针对这台机器的主节点进行全量复制，会造成当前机器网络带宽耗尽。