为什么Redis主从模式能保持数据一致。想要知道答案，我们得深入分析Redis实例之间如何进行数据同步。

概述

在具体分析今天的问题之前，我们需要了解 Redis 具有高可靠性，又是什么意思呢？其实，这里有两层含义：一是数据尽量少丢失，二是服务尽量少中断。AOF 和 RDB 保证了前者，而对于后者，Redis 的做法就是增加副本冗余量，将一份数据同时保存在多个实例上。即使有一个实例出现了故障，需要过一段时间才能恢复，其他实例也可以对外提供服务，不会影响业务使用。多实例保存同一份数据，听起来好像很不错，但是，我们必须要考虑一个问题：这么多副本，它们之间的数据如何保持一致呢？数据读写操作可以发给所有的实例吗？实际上，Redis 提供了主从库模式，以保证数据副本的一致，主从库之间采用的是读写分离的方式。

1）读操作：主库、从库都可以接收；

2）写操作：首先到主库执行，然后，主库将写操作同步给从库。

到了这里我们发现几个问题：

1）主从库为什么要采用读写分离的方式；

2）主库如何把数据同步给从库；

3）主从库之前网络断了怎么办；

不过既然Redis具有高可用性，说明这些问题都已经有了答案。

设计

主从库为什么要采用读写分离的方式

你可以设想一下，如果不管是主库还是从库，都能接收客户端的写操作，那么，一个直接的问题就是：如果客户端对同一个数据（例如 k1）前后修改了三次，每一次的修改请求都发送到不同的实例上，在不同的实例上执行，那么，这个数据在这三个实例上的副本就不一致了（分别是 v1、v2 和 v3）。在读取这个数据的时候，就可能读取到旧的值。

如果我们非要保持这个数据在三个实例上一致，就要涉及到加锁、实例间协商是否完成修改等一系列操作，但这会带来巨额的开销，当然是不太能接受的。

 

主库如何把数据同步给从库

当我们启动多个 Redis 实例的时候，它们相互之间就可以通过 replicaof（Redis 5.0 之前使用 slaveof）命令形成主库和从库的关系，之后会按照三个阶段完成数据的第一次同步。

redis主从连接不上 redis主从数据一致性_redis主从连接不上

数据同步

第一阶段

建立连接，协商同步，psync(runId=?,offest=-1)，此时主库会调用FULLRESYNC进行同步。

第二阶段

主库执行 bgsave 命令，生成 RDB 快照文件，接着将文件发给从库。从库接收到 RDB 文件后，会先清空当前数据库，然后加载 RDB 文件。这是因为从库在通过 replicaof 命令开始和主库同步前，可能保存了其他数据。为了避免之前数据的影响，从库需要先把当前数据库清空。

可能会有人质疑，主库生成RDB快照文件，不会阻塞主库的读写操作吗？会不会有额外的性能开销？那这些问题我们今天就不展开讨论了，感兴趣的同学可以读下源码。

 

rdbSaveBackground就是用来处理在后台将数据保存到磁盘上的函数：

 

int rdbSaveBackground(char *filename, rdbSaveInfo *rsi) { pid_t childpid;
if (hasActiveChildProcess()) return C_ERR; ...
if ((childpid = redisFork()) == 0) { int retval;
/* Child */ redisSetProcTitle("redis-rdb-bgsave"); retval = rdbSave(filename,rsi); if (retval == C_OK) { sendChildCOWInfo(CHILD_INFO_TYPE_RDB, "RDB"); } exitFromChild((retval == C_OK) ? 0 : 1); } else { /* Parent */ ... } ...}

 

第三阶段

redis主从连接不上 redis主从数据一致性_redis主从连接不上_02

增量复制

redis主从连接不上 redis主从数据一致性_数据_03

repl_backlog_buffer

最后，也就是第三个阶段，主库会把第二阶段执行过程中新收到的写命令，再发送给从库。具体的操作是，当主库完成 RDB 文件发送后，就会把此时 replication buffer 中的修改操作发给从库，从库再重新执行这些操作。这样一来，主从库就实现同步了。

 

主从库如果断开连接了，下次建立连接时会通过repl_backlog_buffer环形缓冲区进行增量复制，psync(runId=1,offest=100)，offest=100用于标记从库在repl_backlog_buffer中的位置。

 

总结

为什么Redis主从模式能保持数据一致？

  • 采用读写分离，避免加锁、实例间协商是否完成修改等操作，减少不必要的性能损耗；
  • 主从实例间通过RDB快照进行数据同步，同步期间主库的写操作额外记录一份到replication buffer中，同步完成时，发送给从库，从库再重新执行这些操作。
  • 后续的数据同步通过repl_backlog_buffrt来标记主从实例环形缓冲区中的位置，从库执行这些操作。