关于Redis的主从复制

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SLAVEOF host:port 命令能够将当前服务器去复制目标服务器，进行复制中的主从服务器的数据库将保存相同的数据，概念上称为数据库状态一致

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旧版复制功能

同步(sync)

当从服务器发送SLAVEOF命令要求复制主服务器时，从服务器首先执行同步操做，即将从服务器的数据库状态更新至主服务器当前所处的数据库状态，具体步骤以下

1. 从服务器发送SYNC命令
2. 收到命令的主服务执行BGSAVE命令，在后台生成RDB文件，并使用缓冲区记录从如今执行BGSAVE以后执行的全部写命令
3. 主服务器执行完BGSAVE以后，主服务器会将RDB文件发送给从服务器，从服务器接收并载入这个RDB文件
4. 主服务器将记录在缓冲区的全部写命令发送给从服务器，从服务器执行这些写命令

命令传播(command propagate)

同步操做完成后，主从服务器目前的数据库状态达到一致，但这种状态不是一成不变的，每当主服务器执行客户端发送的写命令时，主从服务器的数据库就再也不一致

因此为了保持主从服务器的数据一致，主服务器须要对从服务器执行命令传播：将写命令发送给从服务器，当从服务也执行完后，主从服务器将再次回到一致状态

缺陷

旧版复制功能的缺陷主要体如今从服务器断线重连的处理

如上图的状况，从服务器在某一刻断线，再此期间主服务器增长了k3，k4两个键，按目前的实现逻辑，从服务器在以后重连后，依旧是再次发送SYNC命令进行同步（主服务器生成和发送RDB文件给从服务器载入）

但其实从服务器主须要断线期间的k3，k4键便可，RDB文件中的其余键信息对从服务器来讲都是没必要要的

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SYNC是一个很是耗资源的操做

1. 主服务器须要执行BGSAVE来生成RDB文件，这耗费CPU，内存和磁盘IO资源
2. 主服务器须要将RDB发送给从服务器，这耗费网络带宽
3. 从服务器加载RDB文件时会阻塞其余命令的处理

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新版复制功能

PSYNC命令替代SYNC

为了解决断线重连后的重同步问题，Redis2.8之后使用了PSYNC代替SYNC进行同步操做，有如下两种模式：

1. 完整重同步：用于初次复制，执行步骤与SYNC基本一致。 PSYNC ? -1
2. 部分重同步：用于断线重连后的重复制，在条件容许的状况下，只须要将断开期间主服务器的写命令发送给从服务器 。PSYNC runid offset

如下是执行部分重同步时的通讯过程

部分重同步的工做原理

部分重同步主要由三个部分组成

1. 主服务器的复制偏移量和从服务器的复制偏移量
2. 主服务器的复制积压缓冲区
3. 服务器的运行ID

复制偏移量

每个服务器都会分别维护一个复制偏移量：

1. 主服务每次向从服务器传播N个字节的数据（写命令）时，就将本身的复制偏移量加N
2. 从服务每次收到主服务器传播的N个字节的数据（写命令）时，就将本身的复制偏移量加N

那么经过对比主从服务器的复制偏移量就能够知道

1. 它们目前的状态是否一致
2. 它们之间缺失了多少数据

复制积压缓冲区

经过复制偏移量能够知道主从服务器之间缺失了多少数据，那么缺失的数据是什么？要去哪里找回来呢？

这里就用上了复制积压缓冲区了

当主服务器进行命令传播时，它不只将写命令发送给全部从服务器，还会将写命令放进一个固定长度的先进先出的队列里，这个队列就是复制积压缓冲区（默认大小是1MB）

当从服务器重连后，从服务器经过PSYNC命令将本身的复制偏移量发送给主服务器

1. 若是从服务器复制偏移量以后的数据还在复制积压缓冲区中，那么进行部分重同步的操做
2. 若是从服务器复制偏移量以后的数据不在复制积压缓冲区中，那么进行完整重同步的操做

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如何调整复制积压缓冲区的大小

经过redis.conf中的repl-backlog-size进行调整

通常调整为 2 * 断线重连所需的平均秒数 * 主服务器每秒产生的写命令数量

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服务器运行ID

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每一个Redis服务器都拥有本身的运行ID

运行ID由服务器启动时生成，由40个随机的十六进制字符组成

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初次复制时，从服务器会保存主服务器的运行ID

当从服务器断线重连时，从服务器将这个运行ID发送给主服务器：

1. 若是与主服务器的运行ID相同，则说明断线前复制的就是当前链接的主服务器，主服务器能够根据条件尝试进行部分重同步
2. 若是与主服务器的运行ID不一样，则说明断线前复制的不是当前链接的主服务器，主服务器将对从服务器进行完整重同步

PSYNC执行时可能赶上的状况

从服务器执行SLAVEOF的完整过程

1. 设置主服务器的地址和端口
2. 与主服务器创建套接字链接
3. 发送PING命令
4. 身份验证
5. 向主服务器发送从服务器端口信息 REPLCONF listening-port <port-number >
6. 同步
7. 命令传播

心跳检测

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在命令传播阶段，从服务器默认一秒一次的速率，向主服务器发送指令

REPLCONF ACK <replication_offset>

其中replication_offset时从服务器当前的复制偏移量

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发送REPLCONF ACK命令主要由三个做用：

1. 检测主从服务器的链接状态
2. 辅助实现min-slaves配置选项
3. 检测命令丢失

参考

1. Redis设计与实现