redis多机数据库的实现

多机数据库的实现

1.复制(slaveof命令)

例如，如今有两台redis服务器，地址为127.0.0.1:6379 和 127.0.0.1:6380,如今在6380端口这台机子执行命令:

127.0.0.1:6380>slaveof 127.0.0.1 6379
ok

那么127.0.0.1:6380将成为127.0.0.1:6379的从服务器,而服务器127.0.0.1:6379会成为127.0.0.1:6380的主服务器。

进行复制中的主从服务器双方的数据库将保存相同的数据，概念上将这种现象称为"数据库状态一致",或者简称'一致'。

1.1 旧版复制功能的实现

redis的复制功能分为同步和命令传播两个操做:

(1).同步操做就是将从服务器的数据库状态更新至主服务器当前所处的状态。

(2).命令传播操做用于在主服务器的数据库状态被修改，致使主从服务器的数据库状态出现不一致的时候，让主从状态从新回到一致状态。

同步的具体步骤以下:

1) 从服务器向主服务器发送sync命令

2) 收到sync命令的主服务器执行bgsave命令，在后台生成一个rdb文件，并使用一个缓冲区记录从如今开始执行的全部写命令。

3）当服务器的bgsave命令执行完毕后，主服务器会将rdb文件发送给从服务器，从服务器接受并载入rdb文件，将本身的数据库状态更新到主服务器执行bgsave时的数据库状态

4) 主服务器将记录在缓冲区里面的全部写命令发送给从服务器，从服务器执行这些写命令，将本身的数据库状态更新到主服务器当前所在的状态。

命令传播详解：

经过上面的同步操做后，主从服务器的数据库状态达到了一致，但这种一致并非一成不变的。假如主服务器执行了客户端发送的写命令，那么二者的状态再也不一致。为了让主从服务器再次回到一致状态，主服务器须要对从服务器执行命令传播操做:主服务器会将本身执行的写命令，发送给从服务器执行，当从服务器执行了这个命令以后，主从服务器再次回到一致状态。

1.2 旧版复制功能的缺陷

在redis中，主从复制分为 初次复制 和 断线后复制 两种状况。

断线后复制就是 处于命令传播阶段的主从服务器由于网络缘由而中断了复制，可是从服务器经过自动重连从新连上了主服务器，并继续复制主服务器。缺陷就在于 旧版复制功能虽然也能让主从服务器回到一致状态，可是效率很低。由于断线后重连，从服务器会向主服务器发送sync命令，从新接收并导入rdb文件，这就很耗时，作了一些无用功，由于rdb文件中不少键的数据从服务器中原本就有。

1.3 新版复制功能的实现

为了解决旧版断线后复制的低效率问题，redis从2.8版本开始，使用PSYNC命令代替原先的sync命令来执行复制时的同步操做。PSYNC命令具备完整重同步和部分重同步两种模式:

完整重同步用于处理初次复制的状况。而部分重同步用于断线后重复制的状况，当从服务器重连上主服务器时，若是条件容许，主服务器能够将从服务器链接断开期间执行的写命令发送给从服务器，从服务器执行后，从新回到一致状态。

1.2.1 部分重同步的实现

部分重同步由下面3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

当主服务器在进行命令传播时，它不只会将写命令发送给全部从服务器，还会将写命令入队到复制积压缓冲区。复制积压缓冲区是主服务器维护的一个固定长度的先进先出(FIFO)队列，默认大小是1MB。因此以前说的若是条件容许就能够理解了，就是指若是从服务器重连后，offset偏移量以后的数据仍然存在于缓冲区中，那么执行部分重同步操做，反之执行完整重同步操做。

1.4 心跳检测

在命令传播阶段，从服务器默认会以每秒1次的频率向服务器发送命令:

REPLCONF ACK <replication_offset>,其中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:

1.检测主从服务器的网络链接状态 - 经过info replication命令获得的lag值能够知道，从服务器最后一次向主服务器发送REPLCONF ACK命令距离如今过了多少秒，正常状况下,lag值在0-1之间跳动。

2.辅助实现min-slaves选项 - min-slaves-to-write 和 min-slaves-max-lag这两个选项能够防止主服务器在不安全的状况下执行写命令。

例如在主服务器配置了:

min-slaves-to-write 3

min-slaves-max-lag 10

那么在从服务器数量少于3个或者三个从服务器延迟(lag)值大于或等于10s时，主服务器拒绝执行写命令。

3.检测命令丢失 - 若是由于故障，主服务器传播给从服务器的命令在半路丢失，那么当从服务器向主服务器发送REPLCONF ACK命令时，主服务器将发觉从服务器当前的复制偏移值少于自身的复制偏移值，而后主服务器就会根据从服务器提交的复制偏移值，在复制积压缓冲区里面找到从服务器缺乏的数据，并将这些数据从新发送给从服务器。

2.sentinel

sentinel(哨兵)是redis的高可用解决方案:由一个或多个Sentinel实例组成的Sentinel系统能够监视任意多个主服务器，以及这些主服务器属下的全部从服务器，并在被监视的主服务器进入下线状态时，自动将下线的主服务器属下的某个从服务器升级为新的主服务器，而后由新的主服务器代替已下线的主服务器继续处理命令。

3.集群