详解Redis主从复制

文章首发于公众号 “蘑菇睡不着”

前言

Redis 的主从复制和 MySQL 差很少，主要起着 数据备份，读写分离等做用。因此说主从复制对 Redis 来讲很是重要，而不管是面试仍是工做总，了解 Redis主从复制 底层实现有很是有必要，那么接下来就和你们来看看 Redis 主从复制是怎么实现的吧。

什么是 Redis 主从复制？

  在 Redis 中，咱们能够经过 SLAVEOF 命令或者 slaveof 选项，让一个服务器去复制另外一个服务器，被复制的服务器称为“主服务器”，发起复制的服务器称为“从服务器”，由两种服务器组成的模式称为“主从复制”。

  Redis 主从复制有如下特色：

• Redis 使用异步复制，slave 和 master 之间异步地确认处理的数据量。
• 一个 master 能够拥有多个 slave。
• slave 能够接受其余 slave 的链接。除了多个 slave 能够链接到同一个 master 以外， slave 之间也能够像层叠状的结构（cascading-like structure）链接到其余 slave 。自 Redis 4.0 起，全部的 sub-slave 将会从 master 收到彻底同样的复制流。
• Redis 复制在 master 侧是非阻塞的。这意味着 master 在一个或多个 slave 进行初次同步或者是部分重同步时，能够继续处理查询请求。
• 复制在 slave 侧大部分也是非阻塞的。固然这个是可配的，若是在 redis.conf配置是非阻塞的，可使用旧数据集处理查询请求；若是配置的是阻塞的，slave 会返回一个 error 给客户端。

怎么实现主从复制？

假设如今有两个 Redis 服务器，地址分别为 127.0.0.1:6379 和 127.0.0.1:12345,若是在服务器 127.0.0.1:12345 执行如下命令：

127.0.0.1:12345> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK

那么服务器127.0.0.1:12345就是127.0.0.1:6379 的从服务器。主从服务器的数据会保持一致
好比主服务器存储数据：

127.0.0.1:6379> set msg "hello world"
OK

而后从服务器就能直接获取数据：

127.0.0.1:12345>get msg
"hello world"

删除数据也是同样，主从会保持一致。

主从复制原理

首先，Redis 的复制分为同步(sync)和命令传播(command propagate)两个操做：

• 同步操做用于将从服务器数据库的状态更新为主服务器所处的状态。
• 命令传播则相反，它主要做用在主服务器的数据库状态更改时，致使主从服务器的数据库状态出现不一致时，让主从回到一致的的过程。

接下来详细说说这两种复制。

同步

文字解说：

1. 客户端向从服务器发送 SLAVEOF 命令，先是判断是不是第一次复制，第一次是复制通常是刚开始组建主从关系。
2. 是第一次复制：从服务器会向主服务器发送 PSYNC ？ -1 命令，请求主服务器执行完整重同步操做。
3. 主服务器接到完整重同步请求以后，将在后台执行 BGSAVE 命令，在后台生成一个 RDB 文件，并使用一个复制积压缓冲区记录从如今开始执行的全部写命令。
4. BGSAVE 命令执行完毕以后，主服务器会将 RDB 文件以及 缓冲区中记录的写命令发送给从服务器，还会向从服务器返回 +FULLRESYNC [主服务器ID] [复制偏移量]（和图中的 偏移量 是一个）。
5. 从服务器接收到后，会载入 RDB 文件，并执行 主服务器给的 写命令，以此来达到和主服务器一致的数据状态。
6. 若是不是第一次复制，那么说明从服务器多是断线，致使和主服务器数据状态不一致，须要同步主服务器的数据。那么从服务器会按照下面的步骤来请求部分同步。
7. 向主服务器发送 PSYNC [主服务器ID] [复制偏移量]（这个是第一次复制时主服务器传过来的），主服务器ID 时断线前的主服务器，用于定位去同步那个主服务器的；复制偏移量是上一次同步的位置，用于定位具体的同步位置的。
8. 主服务器接收到从服务器的命令后，并找到相应同步的位置后，会给从服务器发送 +CONTINUE 命令，表示将于从服务器执行部分同步操做，以后主服务器会将保存在复制积压缓冲区对应 复制偏移量以后的全部数据发送给从服务器，可是若是找不到偏移量以后的数据，就会进行完整同步，这样就可让从服务器达到和主服务器一致的状态。

命令传播

主从服务器同步成功后，并不会一致保持这个状态，主服务器可能会执行写命令，这也主从数据就不知一致了。
为了处理这种问题，主服务器会把本身执行的写命令发送给从服务器，当从服务器执行完这些命令以后，主从服务器的数据就一致了。

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>
<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做用：

• 检测主从服务器的网络状态。
• 辅助实现 min-slaves 选项。
• 检测命令丢失。

关键词讲解

1. 主服务器ID：用于标识一个服务器。
2. 每一个服务器，不管是主服务器仍是从服务器都有属于本身独一无二的 服务器ID。
3. ID 在服务器启动时生成，由 40 个随机的十六进制字符组成。
4. 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、先进先出（FIFO）队列，默认大小为 1MB。以下：

偏移量	...	10086	10087	10088	10089	...
字节值	...	3	'\r'	'\n'	'$'	...

总结

Redis 主从复制主要是经过 PSYNC 命令实现。
复制分为 部分复制 以及 完整复制。
部分复制经过 复制偏移量、复制积压缓冲区、服务器ID来实现。
完整复制经过 RDB 以及 复制积压缓冲区来实现。
主从复制主要解决的是 数据备份、读写分离的问题。

最后

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