Redis 复制(replicate)实现
1. 复制的介绍
Redis为了解决单点数据库问题，会把数据复制多个副本部署到其他节点上，通过复制，实现Redis的高可用性，实现对数据的冗余备份，保证数据和服务的高度可靠性。
关于复制的详细配置和如何建立复制，请参考：Redis 复制功能详解 。
- Redis 复制replicate实现
- 复制的介绍
- 复制的实现
- 1 主从关系的建立
- 2 主从网络连接建立
- 3 发送PING命令
- 4 认证权限
- 5 发送端口号
- 6 发送 IP 地址
- 7 发送能力capability
- 8 发送PSYNC命令
- 9 发送输出缓冲区数据
- 10 命令传播
- 部分重同步实现
- 1 心跳机制
- 2 复制积压缓冲区backlog
2. 复制的实现
本文主要剖析：
- 第一次执行复制所进行全量同步的全过程
- 部分重同步的实现
replication.c文件详细注释：Redis 复制代码注释
2.1 主从关系的建立
复制的建立方法有三种。
- 在
redis.conf文件中配置slaveof <masterip> <masterport>选项，然后指定该配置文件启动Redis生效。 - 在
redis-server启动命令后加上--slaveof <masterip> <masterport>启动生效。 - 直接使用
slaveof <masterip> <masterport>命令在从节点执行生效。
无论是通过哪一种方式来建立主从复制，都是从节点来执行slaveof命令，那么从节点执行了这个命令到底做了什么，我们上源码：
// SLAVEOF host port命令实现
void slaveofCommand(client *c) {
// 如果当前处于集群模式，不能进行复制操作
if (server.cluster_enabled) {
addReplyError(c,"SLAVEOF not allowed in cluster mode.");
return;
}
// SLAVEOF NO ONE命令使得这个从节点关闭复制功能，并从从节点转变回主节点，原来同步所得的数据集不会被丢弃。
if (!strcasecmp(c->argv[1]->ptr,"no") &&
!strcasecmp(c->argv[2]->ptr,"one")) {
// 如果保存了主节点IP
if (server.masterhost) {
// 取消复制操作，设置服务器为主服务器
replicationUnsetMaster();
// 获取client的每种信息，并以sds形式返回，并打印到日志中
sds client = catClientInfoString(sdsempty(),c);
serverLog(LL_NOTICE,"MASTER MODE enabled (user request from '%s')",
client);
sdsfree(client);
}
// SLAVEOF host port
} else {
long port;
// 获取端口号
if ((getLongFromObjectOrReply(c, c->argv[2], &port, NULL) != C_OK))
return;
// 如果已存在从属于masterhost主节点且命令参数指定的主节点和masterhost相等，端口也相等，直接返回
if (server.masterhost && !strcasecmp(server.masterhost,c->argv[1]->ptr)
&& server.masterport == port) {
serverLog(LL_NOTICE,"SLAVE OF would result into synchronization with the master we are already connected with. No operation performed.");
addReplySds(c,sdsnew("+OK Already connected to specified master\r\n"));
return;
}
// 第一次执行设置端口和ip，或者是重新设置端口和IP
// 设置服务器复制操作的主节点IP和端口
replicationSetMaster(c->argv[1]->ptr, port);
// 获取client的每种信息，并以sds形式返回，并打印到日志中
sds client = catClientInfoString(sdsempty(),c);
serverLog(LL_NOTICE,"SLAVE OF %s:%d enabled (user request from '%s')",
server.masterhost, server.masterport, client);
sdsfree(client);
}
// 回复ok
addReply(c,shared.ok);
}
当从节点的client执行SLAVEOF命令后，该命令会被构建成Redis协议格式，发送给从节点服务器，然后节点服务器会调用slaveofCommand()函数执行该命令。
具体的命令接受和回复请参考：Redis 网络连接库剖析
而SLAVEOF命令做的操作并不多，主要以下三步：
- 判断当前环境是否在集群模式下，因为集群模式下不行执行该命令。
- 是否执行的是
SLAVEOF NO ONE命令，该命令会断开主从的关系，设置当前节点为主节点服务器。 - 设置从节点所属主节点的
IP和port。调用了replicationSetMaster()函数。
SLAVEOF命令能做的只有这么多，我们来具体看下replicationSetMaster()函数的代码，看看它做了哪些与复制相关的操作。
// 设置复制操作的主节点IP和端口
void replicationSetMaster(char *ip, int port) {
// 按需清除原来的主节点信息
sdsfree(server.masterhost);
// 设置ip和端口
server.masterhost = sdsnew(ip);
server.masterport = port;
// 如果有其他的主节点，在释放
// 例如服务器1是服务器2的主节点，现在服务器2要同步服务器3，服务器3要成为服务器2的主节点，因此要释放服务器1
if (server.master) freeClient(server.master);
// 解除所有客户端的阻塞状态
disconnectAllBlockedClients(); /* Clients blocked in master, now slave. */
// 关闭所有从节点服务器的连接，强制从节点服务器进行重新同步操作
disconnectSlaves(); /* Force our slaves to resync with us as well. */
// 释放主节点结构的缓存，不会执行部分重同步PSYNC
replicationDiscardCachedMaster(); /* Don't try a PSYNC. */
// 释放复制积压缓冲区
freeReplicationBacklog(); /* Don't allow our chained slaves to PSYNC. */
// 取消执行复制操作
cancelReplicationHandshake();
// 设置复制必须重新连接主节点的状态
server.repl_state = REPL_STATE_CONNECT;
// 初始化复制的偏移量
server.master_repl_offset = 0;
// 清零连接断开的时长
server.repl_down_since = 0;
}
由代码知，replicationSetMaster()函数执行操作的也很简单，总结为两步：
- 清理之前所属的主节点的信息。
- 设置新的主节点
IP和port等。
因为，当前从节点有可能之前从属于另外的一个主节点服务器，因此要清理所有关于之前主节点的缓存、关闭旧的连接等等。然后设置该从节点的新主节点，设置了IP和port，还设置了以下状态：
// 设置复制必须重新连接主节点的状态
server.repl_state = REPL_STATE_CONNECT;
// 初始化全局复制的偏移量
server.master_repl_offset = 0;
然后，就没有然后了，然后就会执行复制操作吗？这也没有什么关于复制的操作执行了，那么复制操作是怎么开始的呢？
2.2 主从网络连接建立
slaveof命令是一个异步命令，执行命令时，从节点保存主节点的信息，确立主从关系后就会立即返回，后续的复制流程在节点内部异步执行。那么，如何触发复制的执行呢？
周期性执行的函数：replicationCron()函数，该函数被服务器的时间事件的回调函数serverCron()所调用，而serverCron()函数在Redis服务器初始化时，被设置为时间事件