Redis 同步原理浅析

前言

Redis 是一款高性能的内存数据库,也是目前前端开发中常用的 NoSQL 数据库之一。在分布式系统中,数据同步是一个不可回避的问题。为了保证数据的一致性和高可用性,Redis 提供了多种同步方案并且支持主从复制、哨兵和 Redis 集群。

本篇文章主要介绍 Redis 主从复制同步原理,详细分析了机制,重点讲解数据同步的过程。掌握 Redis 的同步原理对于深入理解 Redis 应用场景和应对 Redis 的故障有很大的帮助。

Redis 主从复制

Redis 主从复制是 Redis 用于数据同步的一种方案。主从复制分为两个角色:主节点和从节点。主节点是负责写入数据的节点,而从节点是主节点的副本,复制了主节点的数据,并自动更新。

在 Redis 主从复制中,主节点会将所有的写入操作(insert、update 和 delete)记录在操作日志里。当有从节点连接到主节点时,主节点会将操作日志同步给从节点,让从节点复制它所没有的数据。

从节点和主节点的同步方式分为同步和异步两种。同步方式下,从节点会等待主节点写入数据成功后才能向客户端返回”OK”,保证数据的一致性。异步方式下,从节点会马上返回”OK”,主节点会异步将数据复制给从节点。同时,异步方式也会带来数据一致性的问题,我们需要根据实际需求进行选择。

数据同步的过程

Redis 主从复制同步数据的过程主要分为三个步骤:连接、发现和同步。

连接

  1. 从节点向主节点发送 SYNC 命令。
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  1. 主节点收到 SYNC 命令后暂停接受其他命令,同时执行 BGSAVE 命令生成一个 RDB 文件,并在后台异步保存当前内存中所有的数据到磁盘中。

  2. 当 BGSAVE 命令执行完成后,主节点将 RDB 文件发送给从节点,从节点接收并执行 RDB 文件中的数据。

发现

  1. 从节点连接主节点后,主节点会将自己的信息发送给从节点。
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其中,FULLRESYNC 表示全量同步,第二个参数是主节点的 run id,第三个参数是 RDB 文件的长度。

  1. 从节点接收到信息后,根据主节点提供的信息完成 RDB 文件的接收和加载,然后继续请求主节点的 PSYNC 命令。
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当然,如果从节点第一次连接到主节点,则会发送如下的 PSYNC 命令。

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其中,? 表示从节点不知道主节点的 run id,-1 表示从节点不存在任何数据,需要从主节点接收完整的数据。

  1. 主节点接收到 PSYNC 命令后,将自己的日志信息里的 offset 和指定数量(根据从节点是否为新节点,做出不同的处理)发送给从节点。
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同步

  1. 从节点接收到主节点传递的 offset 后,使用命令从主节点的操作日志里获取丢失的操作。
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  1. 主节点确认这个 offset 后,从这个 offset 开始向从节点发送操作日志里没有的操作。

  2. 从节点将新接收到的操作执行到自己的数据结构中。

  3. 处理完一批数据后,从节点会再次发送 PSYNC 命令,接下来主节点会根据情况决定是增量同步还是全量同步。

总结

Redis 主从复制是 Redis 用于数据同步的一种方案,可以通过连接、发现和同步三个步骤完成对主节点数据的同步。虽然 Redis 主从复制对于数据的实时性、准确性和一致性有一定的要求,但由于其高性能、高可用性和易于扩展,广泛应用于前端开发中,是一个值得掌握的技能。

下面是一个简单用 Redis 进行主从复制的示例代码:

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