Redis作为一个分布式的存储服务，集群的工作模式几乎是标配，Redis目前的主从模式也是大多人使用的模型，那Redis的主机和从机是如何保证数据同步一致的呢？
RDB 与 AOF 文件
Redis本身，数据的持久化有两种形式，一种是AOF，另一种就是RDB文件的格式，作为主从同步的模型，Redis采用的就是RDB的文件格式。这里简单介绍一下RDB 和 AOF。
AOF
这种存储模式非常高效，他所存储的是Redis本身执行的所有写命令，比如说set key value, 所有的写相关的命令，都会被加载到AOF里面。
但是有两点点要注意一下：
- 写入文件的过程不是实时的，毕竟写入文件是有性能消耗的，所以会有一个AOF缓冲区来存储最近的操作，然后定时写入文件。
- 对于一些命令，比如说反复对list的操作，结果集会越来越大，极端的例子是我们for循环一组数据，逐一添加到list里面，对于AOF来说，就是几千条命令，所以AOF会有一个重写的过程，具体的内容在这里不介绍了，可以参阅官网和相关书籍。
RDB
相较于AOF的快照行为，RDB是对于内存中的数据，直接进行一次压缩和文件写入的过程，这种形式还原数据对于Redis来说，比AOF要快很多，但是对于生成来讲，可能性能就不尽如人意了，他是将数据，按照对应的类型（string，list，set，map，zset）按照特定的格式，存入文件里面，添加一些版本号和唯一标示，来识别RDB文件。
生成的命令有两种，一个是SAVE，一个是BGSAVE, 区别就是前者是整个Redis不工作来生成数据，后者是开启另一个线程来处理，不影响Redis的正常工作。但同样的是RDB文件生成的时候，性能低下，注定他不能实时存储，通常情况下都是设置一些条件触发生成操作。这里篇幅有限，以后有机会再慢慢介绍。
两者对比
首先第一点，AOF存储的是操作，而RDB存储的是实际的数据库内容，所以注定的是存储上，AOF肯定更加便捷，RDB更加耗费性能。但相反的是，对于大量数据，RDB还原的速度就快很多了，而AOF由于包含了大量的命令，需要逐一执行，整个过程对于Redis而言，肯定不如RDB来得好。
数据丢失的问题上，RDB由于不是实时的，所以注定的在宕机的时候，会有一段时间空隙，数据会产生丢失的情况，而AOF采用的是缓冲区的形式，后台线程进行AOF重写，所以缓冲区也有可能因为宕机而存在丢失的问题，但是对比于RDB，肯定丢失的情况更加少。
主从同步的基本原理
聊了文件存储之后，回到主题上面，Redis的主从模式采用的是RDB文件同步的方式，因为Redis的服务端，数据量有可能非常的大，所以从性能考虑，没有采用AOF快照来同步。
过程大概如下：
- 从机上线，主动链接主机，发送
SYNC命令 - 主机接到命令后，执行
BGSAVE命令，生成RDB文件 - 主机向从机发送RDB文件，开始同步数据
- 同步之后，主机将最近的更新，采用命令的形式同步到从机上面。
旧版复制的缺陷
上述的过程对于一个从机，新加入到集群里面的时候，比较合适，但是如果因为断线重连，则需要重新复制主机上所有的内容，主机也因此要进行一次全量级的RDB，比较耗费性能。
在2.8版本之后，采用了一个新的增量复制的过程，流程如下：
- 前面的
sync的过程还是一样，没有差异 - 当从机断线重连之后，会发送
PSYNC,要求增量同步，并包括一个offset - 主机根据offset的位置，对之后的数据进行一次增量同步，到从机上面
这里面的offset是由主机和从机共同维护的，相当于一个乐观锁，描述了两方的版本差异。
那决定能否增量同步的主要因素，包括如下三个：
- 是否具备偏移量，与主机进行对比
- 主服务器的复制积压缓冲区（Replication backlog）
- 从服务器的ID
第一条不难理解，重点解释一下第二和第三条
复制积压缓冲区
Redis每分钟都会处理很多的数据，不可能一直把更新的操作存起来，等待从机上线在传输，AOF也不是都在内存中一直保存，所以Redis有一个缓冲区，采用队列的模式来存储这些写操作。
所有的更新操作以队列的形式放入里面，内存大小默认是1MB，超过1MB之后，前面进入队列的写操作就会被移除。
所以当从机上线之后，如果offset与主机版本差距的内容还在缓冲区内，则可以从缓冲区进行增量同步。否则依然还是全量同步（RDB），这里就好比你的机器宕机了一天，在上线，你不能要求我把这一天的数据都给你吧，你直接全量同步得了。
这里我就想到了一个问题，如果我们反复对Redis更新特别大的K-V的话，超过1M，会使得这个缓冲区失效，因为每次的更新都超过这个缓冲区大小了，所以同步操作对于从机来说，都是全量同步，如果太频繁的话，则会产生很大的问题。
当然这个缓冲区的大小也是可以设置调整的饿，可以根据需求配置。
从服务器ID
这个不难理解，因为Redis有一个Slot的概念，每个机器负责一部分的Key，所以如果你之前不是我的从机，那你内存内的数据肯定都不是我的值，就不能只看offset了，还要看一下你之前是不是我的从机，这里主机会维护从机的唯一ID，来校验。
整个复制流程
1. 设置端口号进行连接
SLAVEOF master_ip master_port 命令，或者通过配置文件配置均可。
2. 建立套接字连接
建立连接之后，从服务器会负责处理后续的RDB文件和写命令，主服务器将从服务器作为一个客户端进行响应
3. 发送PING请求
连接之后，通过PING请求检查相互的状态，类似心跳校测的内容。
4. 身份验证
这里需要主服务器和从服务器都设置校验选项，然后校验密码。
- 如果两方都没有设置，则这一步可以忽略
- 如果从服务器设置了，主服务没有设置，则会返回
no password is set - 如果都设置了，则会进行验证
- 如果主服务器设置了，但是从服务器没有设置，则会返回
NOAUTH
5. 发送端口
由于从服务类似于客户端，等待接受信息，所以需要告知主服务器自己接受所用的端口号，方便未来接受RDB和写命令。
6. 同步
这个时候就进入到我们上面描述的同步机制里面了，SYNC or PSYNC 等等的内容。
7. 命令传播
后续的写命令，都会通过上面配置的端口号不停传输。
其他内容
心跳检测
进行了套接字连接，执行过PING命令之后，虽然保证了连接，但是后续的写同步操作，依然需要实时连接。所以从服务器会定期发送自己的offset到主服务器上，检测是否需要同步写操作。
检测从服务状态
主服务器在一个时间周期内没有收到从服务器上述的心跳检测内容，则察觉从服务器可能异常了，所以这个时候会需要查看从服务器的信息。
Redis会配置一些拒绝写操作的内容，在一些特定情况下会认为写操作不安全，这里的不安全是通过配置决定的：
- min-slaves-to-write 3
- min-slaves-max-lag 10
以上的信息表示从节点不能少于3个，或者3个从服务延迟不能超过10秒。否则拒绝写操作，只执行读操作。
命令丢失
由于定期的心跳检测的存在，所以定期检测版本，发现消息丢失这种内容就自动实现了，可以通过offset准确的了解到从服务器哪些信息没有接受到，及时的作出响应。
感谢
以上内容参考Redis官方网站，以及《Redis的设计与实现》一书，如有纰漏，欢迎指出。
