【单独介绍主从同步的原理】SYNC和PSYNC的对比、优缺点_Redis08

前言：

• 先介绍主从同步是什么？
• 2.8版本前后的不同？（SYNC的特点和缺点？PSYNC是什么？PSYNC有什么特别之处？）
• 分别概述SYNC和PSYNC的同步原理？

1、概念：

• 通过执行slaveof命令或设置slaveof选项，实现一个服务器去复制另一个服务器的数据。
• 主数据库可以进行读写操作，当写操作导致主数据库变化时会自动将数据同步给从数据库。
• 而从数据库一般是只读的，并接受主数据库同步过来的数据。
• 一个主数据库可以拥有多个从数据库，而一个从数据库只能拥有一个主数据库。
• 在Redis 2.8之后使用PSYNC命令代替SYNC命令，执行复制同步操作。

2、SYNC-全量同步：

（1）SYNC主从复制原理

• 旧版本里redis的主从同步，使用的是SYSNC全量主从复制，主从数据复制主要包含：全量复制(从数据库初始化，全量同步)、增量复制(复制初始化结束后的复制)。 SYNC命令主从复制的过程如下：
  • 当slave节点启动后或断开重连后，会向master数据库发送SYNC命令。
  • master节点收到SYNC命令后会开始在后台保存快照（即RDB持久化，在主从复制时，会无条件触发RDB），并将保存快照期间接收到的命令缓存起来。
  • master节点执行RDB持久化完后，向所有slave节点发送快照RDB文件，并在发送快照期间继续记录被执行的写命令。
  • slave节点收到快照文件后丢弃所有旧数据(会清空所有数据)，载入收到的快照。
  • master节点快照发送完毕、slave节点载入快照完毕后，master节点开始向slave节点发送缓冲区中的写命令。
  • slave节点完成对快照的载入，开始接收读命令请求，并执行来自master节点缓冲区的写命令。（slave节点始化完成）
  • master节点每执行一个写命令就会向slave节点发送相同的写命令，slave节点接收并执行收到的写命令。（命令传播操作，slave节点初始化完成后的操作）

（2）注意事项

• 1）从服务器在同步时，会清空所有数据，服务器在与主服务器进行初连接时，数据库中的所有数据都将丢失，替换成新主服务器发送的数据。
• 2）Redis不支持主主复制。
• 3）主从复制不会阻塞master（不会阻塞master处理客户端请求），因为RDB是异步进行的；相反slave在初次同步数据时会阻塞不能处理客户端读请求。如果从节点执行bgrewriteaof（aof的重写），也会带来额外的消耗。
• 4）当多个从服务器尝试连接同一个主服务器的时候，就会出现以下两种情况：
  • 一是：如果master节点保存快照还未执行，所有从服务器都会接收到相同的快照文件和相同缓冲区写命令。
  • 二是：如果master节点保存快照已经执行完毕，当主服务器与较早的从服务器完成以上全部步骤之后，主服务器会跟新连接的从服务器重新执行RDB保存快照。
• 5）主节点通过bgsave命令fork子进程进行RDB持久化，如果从服务器连接的时机不凑巧的话，会进行多次RDB保存快照，会大量消耗主服务器资源（CPU、内存和磁盘I/O资源）。

（3）SYNC的缺陷

• 主要的缺陷是主从服务器断线后会导致重复制，即处于命令传播阶段的主从服务器由于网络断开，从服务器再次连接主服务器连接成功后，会进行RDB全量复制主服务器数据。

3、PSYNC-增量同步：

为了解决旧版本中断线情况下SYNC进行全量复制(同步)的低效问题，在Redis 2.8之后使用PSYNC命令代替SYNC命令执行复制同步操作，PSYNC具备了数据全量重同步 和 部分重同步模式。

• 1.全量重同步：跟旧版复制基本是一致的，可以理解为“全量”复制。
• 2.部分重同步：salve断开又重新连时，在命令传播阶段，只需要发送与master断开这段时间执行的写命给slave即可，可以理解为“增量”复制。

（1）三个概念：

• PSYNC执行过程中比较重要的概念有3个：runid、offset（复制偏移量）以及复制积压缓冲区。

  • 1. runid：每个Redis服务器都会有一个表明自己身份的ID。在PSYNC中发送的这个ID是指之前连接的Master的ID，从节点Redis断开重连的时候，就是根据运行ID来判断同步的进度：

       • 如果从节点保存的runid与主节点现在的runid相同，说明主从节点之前同步过，主节点会继续尝试使用部分复制(到底能不能部分复制还要看offset和复制积压缓冲区的情况)；
       • 如果从节点保存的runid与主节点现在的runid不同，说明从节点在断线前同步的Redis节点并不是当前的主节点，只能进行全量复制。
    • 2. offset（复制偏移量）
      • 在主从复制的Master和Slave双方都会各自维持一个offset。Master成功发送N个字节的命令后会将Master里的offset加上N，Slave在接收到N个字节命令后同样会将Slave里的offset增加N。
      • Master和Slave如果状态是一致的那么它的的offset也应该是一致的。
    • 3. 复制积压缓冲区
      • 复制积压缓冲区是由Master维护的一个固定长度环形积压队列(FIFO队列)，它的作用是缓存已经传播出去的命令。当Master进行命令传播时，不仅将命令发送给所有Slave，还会将命令写入到复制积压缓冲区里面。

4、PSYNC执行过程

• 如上图，PSYNC执行过程和SYNC的区别在于：salve连接时，判断是否需要全量同步（多了一个判断动作），全量同步的逻辑过程和SYNC一样。PSYNC执行步骤如下：
  • 1.客户端向服务器发送SLAVEOF命令，即salve向master发起连接请求时，slave根据自己是否保存Master runid来判断是否是第一次连接。
  • 2.如果是第一次同步则向Master发送 PSYNC ? -1 命令来进行完整同步；如果是重连接，会向Master发送PSYNC runid offset命令(runid是master的身份ID，offset是从节点同步命令的全局迁移量)。
  • 3.Master接收到PSYNC 命令后，首先判断runid是否和本机的id一致，如果一致则会再次判断offset偏移量和本机的偏移量相差有没有超过复制积压缓冲区大小，如果没有超过（在可控范围内）那么就给Slave发送CONTINUE，此时Slave只需要等待Master发送断开期间丢失的命令。
  • 如果runid和本机id不一致或者offset差距超过了复制积压缓冲区大小，那么就会返回FULLRESYNC runid offset，Slave将runid保存起来，并进行全量同步。
• 主节点在命令传播时，主数据库会将每一个写命令传递给从数据库的同时，都会将写命令存放到积压队列，并记录当前积压队列中存放命令的全局偏移量offset。当salve重连接时，master会根据从节点传的offset在环形积压队列中找到断开这段时间执行的命令，并同步给salve节点，达到增量同步结果。