Redis实现原理：数据同步机制分析

转载：Redis 数据同步机制分析

一、数据全同步机制

Redis的主从同步机制可以确保redis的master和slave之间的数据同步。按照同步内容的多少可以分为全同步和部分同步；按照同步的时机可以分为slave刚启动时的初始化同步和正常运行过程中的数据修改同步；本文将对这两种机制的流程进行分析。
全备份过程中，在slave启动时，会向其master发送一条SYNC消息，master收到slave的这条消息之后，将可能启动后台进程进行备份，备份完成之后就将备份的数据发送给slave，初始时的全同步机制是这样的：
（1）slave启动后向master发送同步指令SYNC，master接收到SYNC指令之后将调用该命令的处理函数syncCommand（）进行同步处理；
（2）在函数syncCommand中，将调用函数rdbSaveBackground启动一个备份进程用于数据同步，如果已经有一个备份进程在运行了，就不会再重新启动了。
（3）备份进程将执行函数rdbSave() 完成将redis的全部数据保存为rdb文件。
（4）在redis的时间事件函数serverCron（redis的时间处理函数是指它会定时被redis进行操作的函数）中，将对备份后的数据进行处理，在serverCron函数中将会检查备份进程是否已经执行完毕，如果备份进程已经完成备份，则调用函数backgroundSaveDoneHandler完成后续处理。
（5）在函数backgroundSaveDoneHandler中，首先更新master的各种状态，例如，备份成功还是失败，备份的时间等等。然后调用函数updateSlavesWaitingBgsave，将备份的rdb数据发送给等待的slave。
（6）在函数updateSlavesWaitingBgsave中，将遍历所有的等待此次备份的slave，将备份的rdb文件发送给每一个slave。另外，这里并不是立即就把数据发送过去，而是将为每个等待的slave注册写事件，并注册写事件的响应函数sendBulkToSlave，即当slave对应的socket能够发送数据时就调用函数sendBulkToSlave（），实际发送rdb文件的操作都在函数sendBulkToSlave中完成。
（7）sendBulkToSlave函数将把备份的rdb文件发送给slave。

上述函数调用过程如下图1所示：

二、数据修改操作的同步

Redis的正常部署中一般都是一个master用于写操作，若干个slave用于读操作，另外定期的数据备份操作也是单独选址一个slave完成，这样可以最大程度发挥出redis的性能。在部署完成，各master\slave程序启动之后，首先进行第一阶段初始化时的全同步操作，全同步操作完成之后，后续所有写操作都是在master上进行，所有读操作都是在slave上进行，因此用户的写操作需要及时扩散到所有的slave以便保持数据最大程度上的同步。Redis的master-slave进程在正常运行期间更新操作（包括写、删除、更改操作）的同步方式如下：
（1）master接收到一条用户的操作后，将调用函数call函数来执行具体的操作函数（此过程可参考另一文档《redis命令执行流程分析》），在该函数中首先通过proc执行操作函数，然后将判断操作是否需要扩散到各slave，如果需要则调用函数propagate（）来完成此操作。
（2）propagate（）函数完成将一个操作记录到aof文件中或者扩散到其他slave中；在该函数中通过调用feedAppendOnlyFile（）将操作记录到aof中，通过调用replicationFeedSlaves（）将操作扩散到各slave中。
（3）函数feedAppendOnlyFile（）中主要保存操作到aof文件，在该函数中首先将操作转换成redis内部的协议格式，并以字符串的形式存储，然后将字符串存储的操作追加到aof文件后。
（4）函数replicationFeedSlaves（）主要将操作扩散到每一个slave中；在该函数中将遍历自己下面挂的每一个slave，以此对每个slave进行如下两步的处理：将slave的数据库切换到本操作所对应的数据库（如果slave的数据库id与当前操作的数据id不一致时才进行此操作）；将命令和参数按照redis的协议格式写入到slave的回复缓存中。写入切换数据库的命令时将调用addReply，写入命令和参数时将调用addReplyMultiBulkLen和addReplyBulk，函数addReplyMultiBulkLen和addReplyBulk最终也将调用函数addReply。
（5）在函数addReply中将调用prepareClientToWrite（）设置slave的socket写入事件处理函数sendReplyToClient（通过函数aeCreateFileEvent进行设置），这样一旦slave对应的socket发送缓存中有空间写入数据，即调用sendReplyToClient进行处理。
（6）函数sendReplyToClient（）的主要功能是将slave中要发送的数据通过socket发出去。

图中的序号表示调用的先后关系，同级之间的序号才有意义。