Redis設計與實現2.1:主從複製

来源:https://www.cnblogs.com/lymtics/archive/2022/04/28/16203107.html
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主從複製 這是《Redis設計與實現》系列的文章,系列導航:Redis設計與實現筆記 SLAVEOF 新舊複製功能 舊版複製功能 舊版複製功能的實現為 同步 和 命令傳播: 當剛連上Master時,要做一次全同步: sequenceDiagram participant Slave particip ...


主從複製

這是《Redis設計與實現》系列的文章,系列導航:Redis設計與實現筆記

SLAVEOF

新舊複製功能

舊版複製功能

舊版複製功能的實現為 同步命令傳播

當剛連上Master時,要做一次全同步:

sequenceDiagram participant Slave participant Master Slave->>Master: SYNC Master->>Master: BGSAVE Master->>Master: 記錄此時的命令到緩衝區中 Master->>Slave: 發送RDB Master->>Slave: 發送命令緩衝區中的命令

之所以要用到緩衝區是因為,在主節點進行 BGSAVE 的過程中如果有命令執行,那麼我們要把這些命令也記錄下來。

之後,主從節點之間只用 命令傳播 就可以做到同步了,也就是說主節點執行什麼命令,從節點跟著執行。(當然,一些隨機、時間類的函數會直接轉換成定值)

舊版複製的缺陷

如果從節點斷線後重新連接,舊版複製功能的效率很低,因為為了讓從伺服器補足一小部分的確實卻要進行一次 SYNC 命令

為什麼低效:

  1. 主節點 BGSAVE 要消耗大量的CPU、記憶體、IO資源
  2. 主節點發送需要消耗網路資源
  3. 從節點需要載入,且載入期間處於阻塞狀態

新版複製功能

PSYNC 命令代替 SYNC。

PSYNC 具有 完整重同步部分重同步 兩種模式,分別針對初次同步和重新同步兩種場景。

複製功能的實現

複製的實現

複製的一些具體的細節,當進行複製時:

  1. 從伺服器設置主伺服器的地址和埠

    struct redisServer{
    //...
    char *masterhost;
    int masterport;
    //...
    }
    
  2. 建立套接字連接,並關聯一個專門處理複製工作的文件事件處理器

  3. 發送 PING 命令,檢查套接字和主伺服器的狀態是否正常
    image_lymtics

  4. 身份驗證,主從必須配置一致且密碼正確(如果有)才能通過驗證

  5. 發送埠信息:主節點也得知道給從節點的哪個埠發消息,不是麽

  6. 同步:乾正事兒嘍

    這裡書上說:

    • 在同步操作執行之前,只有從伺服器是主伺服器的客戶端,但是在執行同步操作之後,主伺服器也會成為從伺服器的客戶端。
    • 正是因為主服務成為了從伺服器的客戶端,所以主伺服器才能通過發送寫命令來改變從伺服器的資料庫狀態。

    我想了想,似乎一般確實都是客戶端改變服務端的數據的,所以這麼說倒也在理,但是服務端不是也可以給客戶端發送數據麽?所以這裡可能和 Redis 的具體實現有關?

  7. 命令傳播:進入了第二個階段

如何部分重同步

要關註的三個部分:

  1. 複製偏移量:主從伺服器都有複製偏移量,通過這個值判斷主從是否處於一致狀態

  2. 主伺服器的複製積壓緩衝區:保存執行命令的歷史記錄

    一個固定長度(預設1MB)的 FIFO 的隊列,當主從不一致時可以計算並從中獲取缺少的命令。

    由於固定長度,所以如果缺的多了就只能進行完整重同步了。

    大小一般設為 斷連平均時間 * 每秒的命令數,安全起見再乘以2。

  3. 伺服器的運行 ID

    畢竟只有 ID 一致同步才有意義,否則說明換主人了,那還是全同步吧

PSYNC的邏輯

graph LR; S(接收到SLAVEOF命令) --> A{第一次複製?} A --Y--> A1[發送PSYNC ? -1] --> E1(返回+FULLRESYNC &ltrunid> &ltoffset&gt) A --N--> A2[發送PSYNC &ltrunid&gt &ltoffset&gt] --> B{主伺服器返回 +CONTINUE} B --N--> E1 B --Y--> E2[執行部分重同步]

主要是判斷 是否是第一次複製是否是同一個主伺服器,從而決定是部分重同步還是全同步。

上圖沒有展示的是,如果主伺服器不支持 PSYNC,則返回 -ERR

心跳檢測

心跳檢測:在命令傳播階段,從伺服器預設每秒發送一次心跳:REPLCONF ACK <replication_offset>

作用有三:

  1. 檢測主從伺服器的網路狀態

  2. 輔助實現 min-slaves 配置選項

    min-slaves-to-write、min-slaves-max-lag 可以防止發生腦裂現象

  3. 通過 offset 檢測命令是否丟失


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