Redis 的主从同步（复制）

Posted 2022-12-23 wdy1184

Redis 的主从同步（复制）

Redis 的主从同步（复制）

什么是主从同步（复制）

假设有两个 redis 实例 ⇒ A 和 B

B 实例的内容与 A 实例的内容保持同步

那么称 A 实例是主数据库，B 实例是从数据库

这个过程称为主从同步

为什么要使用主从同步（复制）

1. 防止发生单点故障

2. 扩展内存

如何开启/关闭主从同步

开启同步

• 配置文件中加入

slaveof 主数据库地址 主数据库端口

• 在命令行中执行上述命令

redis> slaveof 主数据库地址 主数据库端口

• 在开启从服务器时执行命令

$ reids-server --port 6380 --slaveof 主数据库地址 主数据库端口

关闭同步，并成为主数据库

redis> slaveof no one

原理（实现）

复制分为连接建立，数据同步（sync）和命令传播（command propagate）三个阶段

连接建立这里不说，与复制原理无关

下面主要讲数据同步与命令传播两个阶段

redis 从 2.8 版本之后优化了复制功能，咱们先从旧版本的复制说起：

旧版复制过程

步骤	主服务器	从服务器
同步流程
1		向主服务器发送 SYNC 命令
2	收到 SYNC 命令，执行 BGSAVE 生成 RDB 文件
3	使用缓冲区记录从现在的写命令
4	将生成的 RDB 文件发送给从服务器
5	将缓冲区内的写命令发给从服务器	接收并载入 RDB 文件
6		接收并执行主服务器发送来的写命令
命令传播流程
1	发送客户端发过来的写命令
2		执行主服务器发送过来的写命令
断线重连	与同步流程一致	与同步流程一致

经过上述步骤之后主从服务器的状态可以始终保持一致。

细心的读者已经发现了旧版复制的一些问题：

断线重连需要重新走一次同步的流程，而同步流程中的主服务器生成 RDB 文件和从服务器执行 RDB 文件都是特别密集的 IO 操作，这会让断线重连的成本很高

于是从 2.8 版本之后，redis 使用了新的技术来防止重新执行同步流程

新版复制过程

步骤	主服务器	从服务器
完整同步流程
1		向主服务器发送 PSYNC 命令
2	收到 PSYNC 命令，执行 BGSAVE 生成 RDB 文件
3	使用缓冲区记录从现在的写命令
4		接收并执行主服务器发送来的写命令
5	将缓冲区内的写命令发给从服务器	接收并载入 RDB 文件
6	将生成的 RDB 文件发送给从服务器
命令传播流程
1	发送客户端发过来的写命令
2		执行主服务器发送过来的写命令
断线重连过程
1		发送 PSYNC 命令
2	向从服务器发送断线过程中的写命令
3		执行写命令

新版复制经过上述步骤，也可以实现主从数据库状态的一致。

在断线重连过程中，只需要重新执行断线过程中未同步的命令即可，这样就比旧版的复制节省了很多 IO 操作

那么这个断线重连的是怎么实现的呢？

部分重同步（断线重连）的实现

redis 的部分重同步借助了4个变量：

1. 服务器的运行 ID （run ID）
   • 当实例重启时，会生成40个随机的十六进制字符

2. 主服务器的复制积压缓冲区（replication backlog）
   • 主服务器每将一个命令传送给从数据库，都会将命令放到一个积压队列（固定长度的循环队列）中

3. 主服务器的复制偏移量（replication offset）
   • 主服务器将命令放到积压队列中时，会记录下当前命令的偏移量，并发送给从服务器

4. 从服务器的复制偏移量
   • 从服务器接收到主服务器发送过来的命令与偏移量

 

也许将这4个变量列出来之后，有读者就可以直接想象出来是怎么实现的了，对，没错，就是这么实现的

过程：

部分重同步流程

步骤	主服务器	从服务器
1		发送命令 PSYNC 主数据库的运行ID 断开前最新的命令偏移量
	判断 1. 运行ID是否能够对应 2. 断开前最新的命令偏移量是否在队列中 满足上述条件可以执行部分重同步，否则执行完全同步
2	发送给从数据库偏移量之后的命令
3		执行命令

总结

redis 在很多细节上优化了性能，主从同步（复制）的优化只是其中的一方面。