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关于java:详解Redis主从复制

jiezi

文章首发于公众号“蘑菇睡不着”

前言

Redis 的主从复制和 MySQL 差不多，次要起着 数据备份，读写拆散等作用。所以说主从复制对 Redis 来说十分重要，而无论是面试还是工作总，理解 Redis 主从复制 底层实现有十分有必要，那么接下来就和大家来看看 Redis 主从复制是怎么实现的吧。

什么是 Redis 主从复制？

  在 Redis 中，咱们能够通过 SLAVEOF 命令或者 slaveof 选项，让一个服务器去复制另一个服务器，被复制的服务器称为“主服务器 ”，发动复制的服务器称为“ 从服务器 ”，由两种服务器组成的模式称为“ 主从复制”。

  Redis 主从复制有以下特点：

  • Redis 应用异步复制，slave 和 master 之间异步地确认解决的数据量。
  • 一个 master 能够领有多个 slave。
  • slave 能够承受其余 slave 的连贯。除了多个 slave 能够连贯到同一个 master 之外，slave 之间也能够像层叠状的构造（cascading-like structure）连贯到其余 slave。自 Redis 4.0 起，所有的 sub-slave 将会从 master 收到齐全一样的复制流。
  • Redis 复制在 master 侧是非阻塞的。这意味着 master 在一个或多个 slave 进行首次同步或者是局部重同步时，能够持续解决查问申请。
  • 复制在 slave 侧大部分也是非阻塞的。当然这个是可配的，如果在 redis.conf配置是 非阻塞 的，能够应用旧数据集解决查问申请；如果配置的是 阻塞 的，slave 会返回一个 error 给客户端。

怎么实现主从复制？

假如当初有两个 Redis 服务器，地址别离为 127.0.0.1:6379 和 127.0.0.1:12345, 如果在服务器 127.0.0.1:12345 执行以下命令：

127.0.0.1:12345> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK

那么服务器 127.0.0.1:12345 就是 127.0.0.1:6379 的从服务器。 主从服务器的数据会保持一致
比方主服务器存储数据：

127.0.0.1:6379> set msg "hello world"
OK

而后从服务器就能间接获取数据：

127.0.0.1:12345>get msg
"hello world"

删除数据也是一样，主从会保持一致。

主从复制原理

首先，Redis 的复制分为 同步 (sync) 和命令流传 (command propagate) 两个操作：

  • 同步操作用于将从服务器数据库的状态更新为主服务器所处的状态。
  • 命令流传则相同，它次要作用在主服务器的数据库状态更改时，导致主从服务器的数据库状态呈现不统一时，让主从回到统一的的过程。

接下来具体说说这两种复制。

同步

文字讲解：

  1. 客户端向从服务器发送 SLAVEOF 命令，先是判断是否是第一次复制，第一次是复制个别是刚开始组建主从关系。
  2. 是第一次复制：从服务器会向主服务器发送 PSYNC？-1 命令，申请主服务器执行 残缺重同步 操作。
  3. 主服务器接到 残缺重同步 申请之后，将在后盾执行 BGSAVE 命令，在后盾生成一个 RDB 文件，并应用一个 复制积压缓冲区 记录从当初开始执行的所有写命令。
  4. BGSAVE 命令执行结束之后，主服务器会将 RDB 文件以及 缓冲区中记录的写命令发送给从服务器，还会向从服务器返回 +FULLRESYNC [主服务器 ID] [复制偏移量]（和图中的 偏移量 是一个）。
  5. 从服务器接管到后，会载入 RDB 文件，并执行 主服务器给的 写命令，以此来达到和主服务器统一的数据状态。
  6. 如果不是第一次复制，那么阐明从服务器可能是断线，导致和主服务器数据状态不统一，须要同步主服务器的数据。那么从服务器会依照上面的步骤来申请局部同步。
  7. 向主服务器发送 PSYNC [主服务器 ID] [复制偏移量]（这个是第一次复制时主服务器传过来的），主服务器 ID 时断线前的主服务器，用于定位去同步那个主服务器的；复制偏移量 是上一次同步的地位，用于定位具体的同步地位的。
  8. 主服务器接管到从服务器的命令后，并找到相应同步的地位后，会给从服务器发送 +CONTINUE 命令，示意将于从服务器执行局部同步操作，之后主服务器会将保留在 复制积压缓冲区 对应 复制偏移量 之后的所有数据发送给从服务器，然而如果找不到偏移量之后的数据，就会进行 残缺同步，这样就能够让从服务器达到和主服务器统一的状态。

命令流传

主从服务器同步胜利后，并不会统一放弃这个状态，主服务器可能会执行写命令，这也主从数据就不知统一了。
为了解决这种问题，主服务器会把本人执行的写命令发送给从服务器，当从服务器执行完这些命令之后，主从服务器的数据就统一了。

在命令流传阶段，从服务器默认会以每秒一次的频率，向主服务器发送命令：
REPLCONF ACK <replication_offset>
<replication_offset> 是从服务器以后的复制偏移量。
发送 REPLCONF ACK 命令对于主从服务器有三个作用：

  • 检测主从服务器的网络状态。
  • 辅助实现 min-slaves 选项。
  • 检测命令失落。

关键词解说

  1. 主服务器 ID：用于标识一个服务器。
  2. 每个服务器，无论是主服务器还是从服务器都有属于本人举世无双的 服务器 ID。
  3. ID 在服务器启动时生成，由 40 个随机的十六进制字符组成。
  4. 复制积压缓冲区：复制积压缓冲区是由主服务器保护的一个固定长度、先进先出（FIFO）队列，默认大小为 1MB。如下：
偏移量 … 10086 10087 10088 10089 …
字节值 … 3 ‘\r’ ‘\n’ ‘$’ …

总结

Redis 主从复制次要是通过 PSYNC 命令实现。
复制分为 局部复制 以及 残缺复制 。
局部复制通过 复制偏移量、复制积压缓冲区、服务器 ID 来实现。
残缺复制通过 RDB 以及 复制积压缓冲区来实现。
主从复制次要解决的是 数据备份、读写拆散的问题。

最初

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