redis复制

文章目录

• • 复制功能的实现
• 部分冲同步实现
• • 复制偏移量
  • 复制积压缓冲区
  • • 复制积压缓冲区的大小能否调整？？？
  • 服务器运行ID
• PSYNC命令的实现
• 复制的实现
• 心跳检测
• • 检测主从服务器的网络连接状态
  • 辅助实现！min-slaves配置选项
  • 检测命令去失
• 总结

在Redis中，用户可以通过执行SLAVEOF命令或者设置slaveof选项，让一个服务器去 复制 （replicate）另一个服务器，我们称呼被复制的服务器为 主服务器 （master），而对主服务器进行复制的服务器则被称为 从服务器 （slave）。

复制功能的实现

Redis从2.8版本开始，使用PSYNC命令代替SYNC命令来执行复制时的同步操作。

PSYNC命令具有完整重同步 （fullresynchronization）和部分重同步（partialresynchronization）两种模式：

• 其中完整重同步用于处理初次复制情况：完整重同步的执行步骤和SYNC命令的执行步骤基本一样，它们都是通过让主服务器创建并发送RDB文件，以及向从服务器发送保存在缓冲区里面的写命令来进行同步。
• 而部分重同步则用于处理断线后重复制情况：当从服务器在断线后重新连接主服务器时，如果条件允许，主服务器可以将主从服务器连接断开期间执行的写命令发送给从服务器，从服务器只要接收并执行这些写命令，就可以将数据库更新至主服务器当前所处的状态。

PSYNC命令的部分重同步模式解决了旧版复制功能在处理断线后重复制时出现的需要全部重同步的低效情况。

对比一下SYNC命令和PSYNC命令处理断线重复制的方法不难看出，虽然SYNC命令和PSYNC命令都可以让断线的主从服务器重新回到一致状态，但执行部分重同步所需的资源比起执行SYNC命令所需的资源要少得多，完成同步的速度也快得多。执行SYNC命令需要生成、传送和载人整个RDB文件，而部分重同步只需要将从服务器缺少的写命令发送给从服务器执行就可以了。

部分冲同步实现

部分重同步功能由以下三个部分构成：

• 主服务器的复制偏移量（replication offset）和从服务器的复制偏移量
• 主服务器的复制积压缓冲区（replication backlog ）
• 服务器的运行ID（runID）

复制偏移量

执行复制的双方------主服务器和从服务器会分别维护一个复制偏移量（复制偏移量双方都会保存）：

• 主服务器每次向从服务器传播N个字节的数据时，就将自己的复制偏移量的值加上N
• 从服务器每次收到主服务器传播来的N个字节的数据时，就将自己的复制偏移量的值加上N。

通过对比主从服务器的复制偏移量，程序可以很容易地知道主从服务器是否处于一致状态：

• 如果主从服务器处于一致状态，那么主从服务器两者的偏移量总是相同的。
• 相反，如果主从服务器两者的偏移量并不相同，那么说明主从服务器并未处于一致状态。

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（fxed-size）先进先出（FIFO）队列，默认大小为1MB。

当主服务器进行命令传播时，它不仅会将写命令发送给所有从服务器，还会将写命令入从到复制积压缓冲区里面。

因此，主服务器的复制积压缓冲区里面会保存着一部分最近传播的写命令，并且复制积压缓冲区会为队列中的每个字节记录相应的复制偏移量。

当从服务器重新连上主服务器时，从服务器会通过PSYNC命令将自己的复制偏移量offset发送给主服务器，主服务器会根据这个复制偏移量来决定对从服务器执行何种同步

操作：

• 如果offset偏移量之后的数据（也即是偏移量offset+1开始的数据）仍然存在于复制积压缓冲区里面，那么主服务器将对从服务器执行部分重同步操作。
• 相反，如果offset偏移量之后的数据已经不存在于复制积压缓冲区，那么主服务器将对从服务器执行完整重同步操作。

复制积压缓冲区的大小能否调整？？？

Redis为复制积压缓冲区设置的获认大小为1MB，如果主服务器需要执行大量写命令，又或者主从服务器断线后重连接所需的时间比较长，那么这个大小也许并不合适。如果复制积压缓冲区的大小设置得不恰当，那么PSYNC命令的复制重同步模式就不能

正常发挥作用，因此，正确估算和设置复制积压缓冲区的大小菲常重要。

复制积压缓冲区的最小大小可以根据公式secondwrite_size_per_second来估算：

• 其中second为从服务器断线后重新连接上主服务器所需的平均时间（以秒计算）
• 而Write_size_per_second则是主服务器平均每秒产生的写命令数据量（协议格式的写命令的长度总和）

为了安全起见，可以将复制积压缓冲区的大小设为2 * seCondWrite * size write_size_per_second，这样可以保证绝大部分断线情况都能用部分重同步来处理。

至于复制积压缓冲区大小的修改方法，可以参考配置文件中关于repl-backlog-size选项的说明。

服务器运行ID

除了复制偏移量和复制积压缓冲区之外，实现部分重同步还需要用到服务器运行ID（runID）：

• 每个Redis服务器，不论主服务器还是从服务，都会有自已的运行ID
• 运行ID在服务器启动时自动生成，由40个随机的十六进制字符组成

当从服务器对主服务器进行初次复制时，主服务器会将自己的运行D传送给从服务器，而从服务器则会将这个运行ID保存起来

当从服务器断线并重新连上一个主服务器时，从服务器将向当前连接的主服务器发送之前保存的运行ID：

• 如果从服务器保存的运行ID和当前连接的主服务器的运行ID相同，那么说明从服务器断线之前复制的就是当前连接的这个主服务器，主服务器可以继续尝试执行部分重同步操作。
• 相反地，如果从服务器保存的运行ID和当前连接的主服务器的运行D并不相同那么说明从服务器断线之前复制的主服务器并不是当前连接的这个主服务器，主服务器将对从服务器执行完整重同步操作。

PSYNC命令的实现

PSYNC命令的调用方法有两种：

• 如果从服务器以前没有复制过任何主服务器，或者之前执行过SLAVEOF no one命令，那么从服务器在开始一次新的复制时将向主服务器发送PSYNC-1命令，主动请求主服务器进行完整重同步（因为这时不可能执行部分重同步）。
• 相反地，如果从服务器已经复制过某个主服务器，那么从服务器在开始一次新的复制时将向主服务器发送PSYNC命令：其中runid是上一次复制的主服务器的运行ID，而offset则是从服务器当前的复制偏移量，接收到这个命令的主服务器会通过这两个参数来判断应该对从服务器执行哪种同步操作。

根据情况，接收到PSYNC命令的主服务器会向从服务器返回以下三种回复的其中一种：

• 如果主服务器返回+FULLRESYNC回复，那么表示主服务器将与从服务器执行完整重同步操作：其中runid是这个主服务器的运行ID，从服务器会将这个ID保存起来，在下一次发送PSYNC命令时使用；而offset则是主服务器当前的复制偏移量，从服务器会将这个值作为自己的初始化偏移量。
• 如果主服务器返回+CONTINUE回复，那么表示主服务器将与从服务器执行部分重同步操作，从服务器只要等着主服务器将自已缺少的那部分数据发送过来就可以了。
• 如果主服务器返回-ERR回复，那么表示主服务器的版本低于Redis2.8，它识别不了PSYNC命令，从服务器将向主服务器发送SYNC命令，并与主服务器执行完整同步操作。

复制的实现

• 设置主服务器的地址和端口。客户端向redis从服务器发送salveof命令，并携带主服务器的ip、端口。从服务器会将主服务器的ip、端口保存在 redisServer对象属性内。
• 建立套接字连接。从服务器接收到 salveof命令后建立与主服务器的套接字连接。
• 发送PING命令。从服务器向主服务器发送PING命令来验证主从读写、通信是否正常。
• 身份校验。如果主、从之间有一方设置了身份验证，那么都需要进行身份验证。否则从服务器都会停止接下来的工作。
• 发送端口信息。从服务器将向主服务器发送端口信息，保障主服务器知道后期的复制数据应该发往哪个端口。
• 同步
  在这一步，从服务器将向主服务器发送PSYNC命令，执行同步操作，并将自己的数据库更新至主服务器数据库当前所处的状态。值得一提的是，在同步操作执行之前，只有从服务器是主服务器的客户端，但是在执行同步操作之后，主服务器也会成为从服务器的客户端：
  -- 如果PSYNC命令执行的是完整重同步操作，那么主服务器需要成为从服务器的客户端，才能将保存在缓冲区里面的写命令发送给从服务器执行。
  如果PSYNC命令执行的是部分重同步操作，那么主服务器需要成为从服务器的客户端，才能向从服务器发送保存在复制积压缓冲区里面的写命令。
  因此，在同步操作执行之后，主从服务器双方都是对方的客户端，它们可以互相向对方发送命令请求，或者互相向对方返回命令回复。
  正因为主服务器成为了从服务器的客户端，所以主服务器才可以通过发送写命令来改变从服务器的数据库状态，不仅同步操作需要用到这一点，这也是主服务器对从服务器执行命令传播的基础。
• 命令传播。当完成了同步之后，主从服务器就会进人命令传播阶段，这时主服务器只要一直将自己执行的写命令发送给从服务器，而从服务器只要一直接收并执行主服务器发来的写命令，就可以保证主从服务器一直保持一致了。

心跳检测

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：
REPLCONE ACK <replication_offset>

其中replication_offset是从服务器当前的复制偏移量。

发送REPLCONFACK命令对于主从服务器有三个作用：

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

检测主从服务器的网络连接状态

主从服务器可以通过发送和接收REPLCONFACK命令来检查两者之间的网络连接是否正常：如果主服务器超过一秒钟没有收到从服务器发来的REPLCONFACK命令，那么主服务器就知道主从服务器之间的连接出现问题了

辅助实现！min-slaves配置选项

Redis的 min-slaves-to-write 和 min-slaves-max-lag 两个选项可以防止主服务器在不安全的情况下执行写命令。

那么在从服务器的数量少于 min-slaves-to-write 个，或者三个从服务器的延退（lag）值都大于或等于 min-slaves-max-lag 秒时，主服务器将拒绝执行写命令，这里的延退值就是上面提到的INFO replication 命令的lag值。

检测命令去失

如果因为网络故障，主服务器传播给从服务器的写命令在半路丢失，那么当从服务器向主服务器发送REPLCONF ACK命令时，主服务器将发党从服务器当前的复制偏移量少于自已的复制偏移量，然后主服务器就会根据从服务器提交的复制偏移量，在复制积压缓冲区里面找到从服务器缺少的数据，并将这些数据重新发送给从服务器。

注意，主服务器向从服务器补发缺失数据这一操作的原理和部分重同步操作的原理非常相似，这两个操作的区别在于，补发缺失数据操作在主从服务器没有断线的情况下执行，而部分重同步操作则在主从服务器断线开重连之后执行

总结

• 部分重同步通过复制偏移量、复制积压缓冲区、服务器运行ID三个部分来实现。
• 在复制操作刚开始的时候，从服务器会成为主服务器的客户端，并通过向主服务器发送命令请求来执行复制步骤，而在复制操作的后期，主从服务器会互相成为对方的客户端。
• 主服务器通过向从服务器传播命令来更新从服务器的状态，保持主从服务器一致，而从服务器则通过向主服务器发送命令来进行心跳检测，以及命令丢失检测。