從面試的角度來解釋 Redis 主從復制原理，按照“總-分-總”的結構，清晰地闡述其核心概念、工作流程和關鍵要點，這能體現出你不僅知道是什么，還理解為什么以及如何應對相關問題。

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總覽：一句話定義

面試官您好，Redis 的主從復制是指：由一個 Redis 服務器（主節點 Master）將其數據自動同步到一個或多個 Redis 服務器（從節點 Slave）的過程。它的核心目的是實現數據的冗余備份、實現讀寫分離以提升讀性能、并構成高可用和故障恢復的基礎。

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分步詳解：核心工作原理（重點闡述）

主從復制的過程主要可以分為三個階段：建立連接、數據同步、命令傳播。其中數據同步階段是重中之重。

第一階段：建立連接 (Handshake)

1. 配置與連接：從節點通過執行 replicaof <masterip> <masterport> 命令（舊版本為 slaveof）或修改配置文件，保存主節點的地址和端口。
2. 建立 Socket 連接：從節點會創建一個專門的 Socket 連接，用于與主節點進行通信。如果連接成功，從節點會為這個 Socket 關聯一個專門的文件事件處理器，負責處理后續的復制工作。
3. 發送 PING 命令：連接建立后，從節點首先發送一個 PING 命令。目的是：
   • 檢查 Socket 連接是否可用。
   • 檢查主節點是否能正常處理請求（如果主節點返回錯誤或超時無響應，從節點會斷開并重連）。
4. 身份驗證：如果主節點配置了 requirepass，從節點需要發送 AUTH 命令并提供密碼進行驗證。
5. 發送端口信息：身份驗證通過后，從節點會向主節點發送自己監聽的端口號（REPLCONF listening-port <port>），主節點會保存這個信息。

至此，通信鏈路已準備好，復制流程進入最關鍵的數據同步階段。

第二階段：數據同步 (Synchronization)

這是復制過程的核心，目的是讓從節點的數據集狀態與主節點達成一致。根據從節點是否是第一次同步，會分為全量復制和部分復制（增量復制）。

1. 全量復制 (Full Resynchronization) - 用于首次同步或偏移量不匹配時

• PSYNC 命令：從節點使用 PSYNC 命令向主節點發起同步請求。如果是第一次連接，從節點會發送 PSYNC ? -1。
• 主節點執行 BGSAVE：主節點收到全量同步請求后，會在后臺啟動一個 bgsave 子進程來生成當前數據的 RDB 快照文件。
• 復制緩沖區：在 bgsave 期間，主節點依然會處理新的寫命令。這些寫命令會被緩存在內存中的一個叫做復制緩沖區 (Replication Buffer) 的區域里。
• 發送 RDB 文件：bgsave 完成后，主節點將 RDB 文件通過之前建立的連接發送給從節點。
• 從節點加載 RDB：從節點接收到 RDB 文件后，會清空自身舊數據，然后將其加載到內存中，使自身數據狀態達到主節點執行 bgsave 時的狀態。
• 發送緩沖區的寫命令：主節點將復制緩沖區中記錄的、在 bgsave 期間產生的所有寫命令發送給從節點。
• 從節點執行寫命令：從節點執行這些寫命令，最終使其數據庫狀態與主節點完全同步。

面試點睛：這里常問 “主節點在生成 RDB 期間的新寫命令是如何處理的？” 一定要答出復制緩沖區的概念。

2. 部分復制 (Partial Resynchronization) - 用于斷線重連后的增量同步

• 復制偏移量 (Replication Offset)：主從節點都會維護一個復制偏移量。主節點每次向從節點傳播 N 個字節的數據，自己的偏移量就增加 N。從節點每次收到 N 個字節，偏移量也增加 N。
• 復制積壓緩沖區 (Replication Backlog)：主節點內部維護了一個固定長度的、FIFO 的隊列（默認 1MB）。主節點在傳播命令時，不僅發給從節點，還會寫一份到復制積壓緩沖區。
• 斷線重連：當從節點重新連上主節點時，會通過 PSYNC 命令將自己的偏移量 offset 發送給主節點。
• 偏移量比對：主節點檢查 offset：
  • 如果 offset+1 之后的數據仍然存在于復制積壓緩沖區中，則主節點回復 +CONTINUE，表示可以進行部分復制。
  • 隨后主節點將復制積壓緩沖區中從 offset+1 開始的所有數據發送給從節點。
  • 從節點執行這些命令，即可將數據同步至主節點的最新狀態。

面試點睛：這部分是高頻考點。一定要解釋清楚 PSYNC、offset 和 backlog 這三個核心概念是如何協同工作來實現高效的部分復制的。

第三階段：命令傳播 (Command Propagation)

當同步完成后，主從節點的數據達到一致狀態。之后，主節點進入命令傳播階段。

• 每當主節點接收到新的寫命令時，除了自己執行，還會異步地將這個命令發送給所有從節點。
• 從節點執行相同的命令，從而最終保持數據的一致性。

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總結與升華

在回答的最后，可以進行總結并引申出相關話題，展示知識的廣度：

• 最終一致性：Redis 主從復制是異步的，這意味著主從數據存在短暫延遲，是最終一致性模型。延遲取決于網絡、負載等因素。
• 核心面試點：
  1. 全量復制 vs 部分復制：理解它們的觸發條件和過程，尤其是 PSYNC 機制。
  2. 核心組件：復制偏移量 (offset)、復制積壓緩沖區 (backlog)、復制緩沖區 (buffer) 的作用和區別。
  3. 異步復制：理解其優勢和可能的數據丟失風險（主節點宕機且未同步到從節點的數據會丟失）。
• 引申話題：
  • 讀寫分離：基于主從復制，可以將寫操作交給主節點，讀操作分散到從節點，提升系統吞吐量。
  • 高可用基石：主從復制是 Redis Sentinel（哨兵）和 Redis Cluster（集群）實現故障自動轉移（Failover）的基礎。哨兵系統正是通過監控主從節點，并在主節點故障時自動將一個從節點提升為主節點來實現高可用。