pika主从复制原理之工作流程

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    上一篇pika主从复制原理之binlog中介绍了主从复制binlog的元信息、日志的格式及对应的api，本篇介绍下主从复制有关的线程、全量复制过程、增量复制过程。

线程

PikaBinlogReceiverThread: 系统启动时初始化，占用端口port+1000，作为Slave接收Master同步过来的Redis命令。

PikaHeartbeatThread: 系统启动时初始化，占用端口port+2000，作为Master接收Slave发送的ping、spci指令，对所有Slave进行存活检测

PikaTrysyncThread: 系统启动时初始化，无角色，执行slaveof host port命令对应的后台任务包括定期检查是否需要跟某个Master建立连接、db替换、启动或关闭rsync任务等,当启动rsync服务时，占用端口port+3000。

PikaSlavepingThread: 成为某个Master的Slave后，作为Slave的一方初始化，定时向Master发送ping、spci指令，如果超时超过30秒，生成以后关闭Master的后台任务，由PikaBinlogReceiverThread来执行。

BinlogBGWorker: 系统启动时初始化，每个BinlogBGWorker包含一个binlogbg_thread，作为Slave的后台执行模块，接收PikaBinlogReceiverThread的调度、执行具体的redis命令。

PikaBinlogSenderThread: 成为某个Slave的Master后，作为Master的一方初始化，根据slave传过来的filenum、offset消费日志，并发送到PikaBinlogReceiverThread所在的服务端口。

类图

PikaBinlogReceiverThread

PikaBinlogSenderThread

主要API描述

Thread

//初始化

int Thread::InitHandle()

//执行线程内的定时任务

void Thread::CronHandle()

//创建线程，调用RunThread()

int Thread::StartThread()

//处理逻辑入口函数

void *Thread::RunThread(void *arg)

HolyThread

virtual int InitHandle()

1.初始化epoll监听事件，并将套接字加入server_fds

virtual void *ThreadMain()

1.调用CronHandle，检测是否存在需要执行的定时任务，如果有则执行。

2.如果server_fds上存在EPOLLIN事件，则接受连接请求，建立slave-master连接

3.如果是slave-master连接上存在EPOLLIN事件，则调用in_conn->GetRequest()进行具体redis命令处理。

4.如果是slave-master连接上存在EPOLLOUT事件，则调用in_conn->SendReply()发送应答。

PikaBinlogReceiverThread

//执行后台任务，PikaSlavepingThread检测到应该退出或者主挂掉时，添加Kill PikaBinlogSenderThread后台任务。

void PikaBinlogReceiverThread::CronHandle()

PikaMasterConn

int PikaMasterConn::DealMessage()

1.如果存在monitor，则将当前命令发到monitor一份(即redis的monitor命令)。

2.生成全局日志序号serial，保证按顺序并发写入slave binlog。

3.如果是只读，则由PikaBinlogReceiverThread完成binlog日志的追加，否则由PikaBinlogReceiverThread分配的BinlogBGWorker完成。

BinlogBGWorker

void Schedule()

1.第一次调度时启动后台线程。

2.通过DoBinlogBG执行具体的后台任务。

void BinlogBGWorker::DoBinlogBG(void* arg)

1.根据解析的参数获取需要执行的命令。

2.如果slave非只读，则获取一个全局记录锁(应该是用不到的)。

3.记录binlog。

4.执行命令。

5.记录慢日志。

Slaveof流程图

slave

master

slaveof过程

1.如果是slaveof no one,停止rsync服务，删除master，repl_state_ = PIKA_REPL_NO_CONNECT，role=master

2.如果slaveof ip port filenum offset，则将filenum之前的binlog删除，同时如果filenum存在，则将offset之前的文件内容填充空格。

3.role更新为slave，repl_state更新为PIKA_REPL_CONNECT，应答成功。

//后台任务部分

4.PikaTrysyncThread检测到repl_state==PIKA_REPL_CONNECT，在端口port+3000启动rsync服务，准备接受master的db内容。

5.slave建立与master的连接，如果有auth，则主动发送auth命令。

6.发送trysync命令，主动要求master进行数据同步。

7.如果master应答结果为kInnerReplWait，则repl_state_ = PIKA_REPL_WAIT_DBSYNC。

8.slave会一直等待，直到db_sync_path目录下存在info文件时，用新的db替换之前的db，根据info中的filenum、offset更新slave对应的filenum、offset，重置repl_state_ = PIKA_REPL_CONNECT

9.再次执行3-6步骤，master应答kInnerReplOk，更新repl_state_ = PIKA_REPL_CONNECTING，停掉rsync服务，创建PikaSlavepingThread，在PikaSlavepingThread ping master成功以后更新repl_state_ = PIKA_REPL_CONNECTED，主从同步正式建立。

trysync过程

1.根据slave的ip、port构造slave的唯一标识,stage=SLAVE_ITEM_STAGE_ONE。

2.如果master没有找到slave传过来的filenum，则执行bgsave，生成一份db镜像和info信息，通过rsync传给slave，并清理掉master的临时文件

3.根据slave的ip、port，bgsave的filenum、offset构建PikaBinlogSenderThread

4.过滤binlog中可能已经损坏的内容(什么场景可能会用到?可能主从数据不一致吗?)

5.更新role_ = PIKA_ROLE_MASTER，PikaSlavepingThread第二次存活检测时发送spci命令，主根据PikaBinlogSenderThread，更新stage=SLAVE_ITEM_STAGE_TWO，主从同步正式建立。

结语

个人认为主从复制是pika里面体量最大也是最复杂的一个模块，通过采用了类似LevelDB的WAL日志的方式，当然由于redis命令的问题，这个日志非幂等的，不是为了在启动时重放，而是解决了redis中增量复制buffer被打满的问题。