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Redis數(shù)據(jù)同步指的是將一個Redis實例的數(shù)據(jù)同步到另一個Redis實例的過程。Redis作為一種高性能的Key-Value存儲系統(tǒng)，往往需要在分布式系統(tǒng)中使用，此時就需要進行數(shù)據(jù)同步以保證數(shù)據(jù)一致性和高可用性。本文就從Redis數(shù)據(jù)同步的原理入手，探究Redis的數(shù)據(jù)同步是如何實現(xiàn)的。
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Redis提供了主從架構(gòu)，其中一個Redis實例作為主服務(wù)器(master)，負責數(shù)據(jù)的讀寫和寫操作的廣播，而其他Redis實例作為從服務(wù)器(slave)，負責接收主服務(wù)器發(fā)送的寫操作廣播，并對本地數(shù)據(jù)進行更新以保持數(shù)據(jù)一致性。數(shù)據(jù)同步的具體過程如下：
主服務(wù)器會將寫操作所對應(yīng)的指令序列保存到自己的內(nèi)存緩沖區(qū)中(redis數(shù)據(jù)庫源碼中的server.h的struct redisServer結(jié)構(gòu)體中，array> **watched_keys**成員變量)。然后，主服務(wù)器會將這個指令序列發(fā)送給所有的從服務(wù)器。從服務(wù)器收到指令序列后，按照順序依次執(zhí)行。由于不同的從服務(wù)器可能會出現(xiàn)不同的狀態(tài)或錯誤，比如網(wǎng)絡(luò)中斷或者復制緩沖區(qū)數(shù)據(jù)滿了，因此從服務(wù)器需要不斷向主服務(wù)器發(fā)送心跳包來進行同步狀態(tài)的更新。如果主服務(wù)器發(fā)現(xiàn)某個從服務(wù)器的狀態(tài)已經(jīng)滯后了，就會重新對這個從服務(wù)器進行同步操作。
但是，主從同步操作并不能完全保證數(shù)據(jù)不會丟失或者出現(xiàn)問題，可能會出現(xiàn)如下問題：
1.主服務(wù)器執(zhí)行寫操作后宕機，此時雖然數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣播到從服務(wù)器，但是由于主服務(wù)器宕機，數(shù)據(jù)不能再次被更新，因此從服務(wù)器數(shù)據(jù)始終滯后。為了避免這種情況，Redis提供了“哨兵(sentinel)”實現(xiàn)高可用性，當主服務(wù)器宕機時哨兵會自動選出一個新的主服務(wù)器來接替原來的主服務(wù)器。哨兵的實現(xiàn)就是運行在獨立的進程中的組件，它能夠監(jiān)控主服務(wù)器的狀態(tài)，一旦主服務(wù)器出現(xiàn)故障，哨兵就會開始進行故障轉(zhuǎn)移操作，并指定一個從服務(wù)器接替主服務(wù)器的職位。
2.網(wǎng)絡(luò)中斷，從服務(wù)器發(fā)現(xiàn)自己無法收到主服務(wù)器的指令廣播。為了避免這種情況，Redis采用了增量復制的機制。所謂增量復制，就是從剛啟動的從服務(wù)器向主服務(wù)器發(fā)送 SYNC 命令，主服務(wù)器會在后臺生成并保存一份 RDB 文件，并在繼續(xù)執(zhí)行寫操作時，將新的寫操作都通過緩沖區(qū)保存成一個新的記錄，稱之為 寫緩存區(qū)，并將 RDB 文件和寫緩存區(qū)的記錄都發(fā)送給從服務(wù)器。從服務(wù)器在收到這些數(shù)據(jù)后，會先使用 RDB 文件來還原基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后再使用寫緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進行增量更新，最終數(shù)據(jù)和主服務(wù)器保持一致。
以上就是Redis數(shù)據(jù)同步的實現(xiàn)原理，通過主從同步機制和增量復制機制，可以實現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的高可用性和數(shù)據(jù)一致性。同時，為了保證數(shù)據(jù)安全，Redis還提供了持久化機制，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)定期或?qū)崟r保存到磁盤中，以避免數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)故障。實際運用中，可以通過Redis的監(jiān)控工具或者自定義腳本等方式來對數(shù)據(jù)同步進行監(jiān)控和管理，以保證系統(tǒng)的高效、安全、可靠運行。
附上部分Redis數(shù)據(jù)庫源碼中的重要代碼：
1. 數(shù)據(jù)庫源碼中的server.h的struct redisServer結(jié)構(gòu)體中，array> **watched_keys**成員變量:
watched_keys列表是一個被所有從服務(wù)器共享的全局狀態(tài)記錄，列表中存儲著所有從服務(wù)器當前正在監(jiān)聽(watch)的鍵值(key)。
“`C++
struct redisServer {
// …
array,REDIS_SHARED_SELECTORS> watched_keys;
// …
}
2. SYNC命令，用于從剛啟動的從服務(wù)器向主服務(wù)器請求全量復制:
```C++
// SYNC命令的執(zhí)行函數(shù)
void syncCommand(redisClient *c) {
// 如果這個客戶端是一個slave，那么執(zhí)行全量復制過程
if (c->flags & CLIENT_SLAVE) {
// 發(fā)送服務(wù)器當前的運行ID和偏移量，用于檢查主從服務(wù)器的一致性
if (getMasterReplOffset(c->argv[0],&c->master->reploff,NULL,
&c->master->replid) == C_OK)
{
// 讓這個client成為服務(wù)器的附屬(slave)
createClientForReplication(c->master);
// 通過客戶端讀事件，等待服務(wù)器向客戶端發(fā)送rdb文件和寫緩存區(qū)的數(shù)據(jù)
return;
}
}
// ...
}
3. 哨兵(sentinel)的實現(xiàn)原理，主要包括哨兵發(fā)現(xiàn)、故障轉(zhuǎn)移和選舉等過程:
“`C++
// 以下是哨兵的實現(xiàn)固定結(jié)構(gòu)，詳細內(nèi)容請參考源代碼redis-sentinel.c。
typedef struct sentinelRedisInstance { /* … */} sentinelRedixInstance;
typedef struct sentinelRedisConfig { /* … */} sentinelRedisConfig;
typedef struct sentinelRedisInstance * (*sentinelRedisInstanceFindFunction)(sentinelRedisConfig *,char *);
typedef void (*sentinelRedisInstancePublishMessage)(sentinelRedixInstance *,char *,unsigned char *,size_t);
typedef void (*sentinelRedisInstanceReset)(sentinelRedixInstance *);
typedef time_t (*sentinelRedisInstanceGetMasterLinkDownTime)(sentinelRedixInstance *ri);
typedef struct sentinelRedisInstance * (*sentinelRedisInstanceCreateFunction)(char *,int,int,int,char *,int);
typedef void (*sentinelEventCallback)(sentinelRedisInstance *,int,char *,int);
typedef struct sentinelRedisInstance ** (*sentinelRedisInstanceList)(sentinelRedisConfig *,int *);
typedef void (*sentinelRedisInstanceDestroyFunction)(sentinelRedixInstance *ri);
typedef void (*sentinelRedisInstanceLinkChangedFunction)(sentinelRedixInstance *ri,int flags);
typedef void (*sentinelRedisInstanceUpdateFunction)(sentinelRedixInstance *ri);
typedef struct sentinelRedisInstance * (*sentinelRedisInstanceLookupFunction)(sentinelRedisConfig *,char *);
typedef void (*sentinelRefreshInstanceInfoFunction)(sentinelRedixInstance *);
// 哨兵結(jié)構(gòu)體，包括了各種回調(diào)函數(shù)和數(shù)據(jù)庫對象指針
typedef struct sentinelState {
// …
sentinelRedisInstanceFindFunction redis_instance_find;
sentinelRedisInstancePublishMessage redis_publish;
sentinelRedisInstanceReset redis_reset;
sentinelRedisInstanceGetMasterLinkDownTime redis_get_master_down_time;
sentinelRedisInstanceCreateFunction redis_create_instance;
sentinelEventCallback event_cb;
sentinelRedisInstanceList redis_instances;
sentinelRedisInstanceDestroyFunction redis_destroy_instance;
sentinelRedisInstanceLinkChangedFunction redis_link_change;
sentinelRedisInstanceUpdateFunction redis_update_instance_address;
sentinelRedisInstanceLookupFunction redis_get_instance_by_name;
sentinelRefreshInstanceInfoFunction redis_refresh_instance_info;
// …
} sentinelState;
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文章標題：探究Redis數(shù)據(jù)同步的原理（redis的同步原理）
轉(zhuǎn)載注明：http://www.dlmjj.cn/article/dpjoodo.html
