redis源代码分析19–主从复制
先说下Redis主从复制的特点。 官方文档ReplicationHowto中提到以下特点： 1. 一个master支持多个slave 2. slave可以接受其他slave的连接，作为其他slave的master，从而形成一个master-slave的多级结构 3. 复制在master端是非阻塞的，也就是master在向client
先说下Redis主从复制的特点。
官方文档ReplicationHowto中提到以下特点：
1. 一个master支持多个slave
2. slave可以接受其他slave的连接，作为其他slave的master，从而形成一个master-slave的多级结构
3. 复制在master端是非阻塞的，也就是master在向client复制时可处理其他client的命令，而slave在第一次同步时是阻塞的
4. 复制被利用来提供可扩展性，比如可以将slave端用作数据冗余，也可以将耗时的命令（比如sort）发往某些slave从而避免master的阻塞，另外也可以用slave做持久化，这只需要将master的配置文件中的save指令注释掉。
client可以在一开始时作为slave连接master，也可以在运行后发布sync命令，从而跟master建立主从关系。
接下来我们分别从slave和master的视角概述下redis的主从复制的运行机制。
如果redis作为slave运行，则全局变量server.replstate的状态有REDIS_REPL_NONE（不处于复制状态）、 REDIS_REPL_CONNECT（需要跟master建立连接）、REDIS_REPL_CONNECTED（已跟master建立连接）三种。在读入slaveof配置或者发布slaveof命令后，server.replstate取值为REDIS_REPL_CONNECT，然后在syncWithMaster跟master执行第一次同步后，取值变为REDIS_REPL_CONNECTED。
如果redis作为master运行，则对应某个客户端连接的变量slave.replstate的状态有REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START（等待bgsave运行）、REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END（bgsave已dump db，该bulk传输了）、REDIS_REPL_SEND_BULK（正在bulk传输）、REDIS_REPL_ONLINE（已完成开始的bulk传输，以后只需发送更新了）。对于slave客户端（发布sync命令），一开始slave.replstate都处于REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START状态（后面详解syncCommand函数），然后在后台dump db后（backgroundSaveDoneHandler函数），处于REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END 状态，然后updateSlavesWaitingBgsave会将状态置为REDIS_REPL_SEND_BULK，并设置write事件的函数 sendBulkToSlave，在sendBulkToSlave运行后，状态就变为REDIS_REPL_ONLINE了，此后master会一直调用replicationFeedSlaves给处于REDIS_REPL_ONLINE状态的slave发送新命令。
我们先看处于master端的redis会执行的代码。
slave端都是通过发布sync命令来跟master同步的，sync命令的处理函数syncCommand如下所示。
该函数中的注释足够明了。如果slave的client设置了REDIS_SLAVE标志，说明master已用syncCommand处理了该 slave。如果master还有对这个client的reply没有发送，则返回出错信息。此后若server.bgsavechildpid != -1且有slave处于REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END状态，则说明dump db的后台进程刚结束，此时新的slave可直接用保存的rdb进行bulk传输（注意复制reply参数，因为master是非阻塞的，此时可能执行了一些命令，call函数会调用replicationFeedSlaves函数将命令参数保存到slave的reply参数中）。如果没有slave处于REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END状态，但server.bgsavechildpid != -1，则说明bgsave后台进程没有运行完，需要等待其结束（bgsave后台进程结束后会处理等待的slave）。如果server.bgsavechildpid 等于 -1，则需要启动一个后台进程来dump db了。最后将当前client加到master的slaves链表中。
static void syncCommand(redisClient *c) {
/* ignore SYNC if aleady slave or in monitor mode */
if (c->flags & REDIS_SLAVE) return;
/* SYNC can't be issued when the server has pending data to send to
* the client about already issued commands. We need a fresh reply
* buffer registering the differences between the BGSAVE and the current
* dataset, so that we can copy to other slaves if needed. */
if (listLength(c->reply) != 0) {
addReplySds(c,sdsnew("-ERR SYNC is invalid with pending input\r\n"));
return;
}
redisLog(REDIS_NOTICE,"Slave ask for synchronization");
/* Here we need to check if there is a background saving operation
* in progress, or if it is required to start one */
if (server.bgsavechildpid != -1) {
/* Ok a background save is in progress. Let's check if it is a good
* one for replication, i.e. if there is another slave that is
* registering differences since the server forked to save */
redisClient *slave;
listNode *ln;
listIter li;
listRewind(server.slaves,&li);
while((ln = listNext(&li))) {
slave = ln->value;
if (slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END) break;
}
if (ln) {
/* Perfect, the server is already registering differences for
* another slave. Set the right state, and copy the buffer. */
listRelease(c->reply);
c->reply = listDup(slave->reply);
c->replstate = REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END;
redisLog(REDIS_NOTICE,"Waiting for end of BGSAVE for SYNC");
} else {
/* No way, we need to wait for the next BGSAVE in order to
* register differences */
c->replstate = REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START;
redisLog(REDIS_NOTICE,"Waiting for next BGSAVE for SYNC");
}
} else {
/* Ok we don't have a BGSAVE in progress, let's start one */
redisLog(REDIS_NOTICE,"Starting BGSAVE for SYNC");
if (rdbSaveBackground(server.dbfilename) != REDIS_OK) {
redisLog(REDIS_NOTICE,"Replication failed, can't BGSAVE");
addReplySds(c,sdsnew("-ERR Unalbe to perform background save\r\n"));
return;
}
c->replstate = REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END;
}
c->repldbfd = -1;
c->flags |= REDIS_SLAVE;
c->slaveseldb = 0;
listAddNodeTail(server.slaves,c);
return;
}
此后slave无论处于REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START还是REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END，都只能等 dump db的后台进程运行结束后才会被处理。该进程结束后会执行backgroundSaveDoneHandler函数，而该函数调用 updateSlavesWaitingBgsave来处理slaves。
updateSlavesWaitingBgsave和syncCommand一样，涉及到slave的几个状态变换。对于等待dump db的slave，master都会将其放入server.slaves 链表中。此时，若slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START，说明当前dump db不是该slave需要的，redis需要重新启动后台进程来dump db。若slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END，则说明当前dump db正是该slave所需要的，此时设置slave的write事件的处理函数sendBulkToSlave。
static void updateSlavesWaitingBgsave(int bgsaveerr) {
listNode *ln;
int startbgsave = 0;
listIter li;
listRewind(server.slaves,&li);
while((ln = listNext(&li))) {
redisClient *slave = ln->value;
if (slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START) {
startbgsave = 1;
slave->replstate = REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END;
} else if (slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_END) {
struct redis_stat buf;
if (bgsaveerr != REDIS_OK) {
freeClient(slave);
redisLog(REDIS_WARNING,"SYNC failed. BGSAVE child returned an error");
continue;
}
if ((slave->repldbfd = open(server.dbfilename,O_RDONLY)) == -1 ||
redis_fstat(slave->repldbfd,&buf) == -1) {
freeClient(slave);
redisLog(REDIS_WARNING,"SYNC failed. Can't open/stat DB after BGSAVE: %s", strerror(errno));
continue;
}
slave->repldboff = 0;
slave->repldbsize = buf.st_size;
slave->replstate = REDIS_REPL_SEND_BULK;
aeDeleteFileEvent(server.el,slave->fd,AE_WRITABLE);
if (aeCreateFileEvent(server.el, slave->fd, AE_WRITABLE, sendBulkToSlave, slave) == AE_ERR) {
freeClient(slave);
continue;
}
}
}
if (startbgsave) {
if (rdbSaveBackground(server.dbfilename) != REDIS_OK) {
listIter li;
listRewind(server.slaves,&li);
redisLog(REDIS_WARNING,"SYNC failed. BGSAVE failed");
while((ln = listNext(&li))) {
redisClient *slave = ln->value;
if (slave->replstate == REDIS_REPL_WAIT_BGSAVE_START)
freeClient(slave);
}
}
}
}
sendBulkToSlave 的逻辑不复杂。它根据slave->repldbfd指向的db，先从dump后的rdb文件中读入db数据，然后发送。发送完后会删除write 事件，设置slave->replstate状态为REDIS_REPL_ONLINE，此后master就会在收到命令后调用call函数，然后使用replicationFeedSlaves同步更新该slave了。replicationFeedSlaves也是遍历slave链表，对处于REDIS_REPL_ONLINE状态的slave，发送当前命令及其参数。
static void sendBulkToSlave(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {
redisClient *slave = privdata;
REDIS_NOTUSED(el);
REDIS_NOTUSED(mask);
char buf[REDIS_IOBUF_LEN];
ssize_t nwritten, buflen;
if (slave->repldboff == 0) {
/* Write the bulk write count before to transfer the DB. In theory here
* we don't know how much room there is in the output buffer of the
* socket, but in pratice SO_SNDLOWAT (the minimum count for output
* operations) will never be smaller than the few bytes we need. */
sds bulkcount;
bulkcount = sdscatprintf(sdsempty(),"$%lld\r\n",(unsigned long long)
slave->repldbsize);
if (write(fd,bulkcount,sdslen(bulkcount)) != (signed)sdslen(bulkcount))
{
sdsfree(bulkcount);
freeClient(slave);
return;
}
sdsfree(bulkcount);
}
lseek(slave->repldbfd,slave->repldboff,SEEK_SET);
buflen = read(slave->repldbfd,buf,REDIS_IOBUF_LEN);
if (buflen repldboff += nwritten;
if (slave->repldboff == slave->repldbsize) {
close(slave->repldbfd);
slave->repldbfd = -1;
aeDeleteFileEvent(server.el,slave->fd,AE_WRITABLE);
slave->replstate = REDIS_REPL_ONLINE;
if (aeCreateFileEvent(server.el, slave->fd, AE_WRITABLE,
sendReplyToClient, slave) == AE_ERR) {
freeClient(slave);
return;
}
addReplySds(slave,sdsempty());
redisLog(REDIS_NOTICE,"Synchronization with slave succeeded");
}
}
接下来我们看看redis作为slave是如何运行的。
redis 作为slave（当然也可以使用普通的client作为slave端，这样则跟具体client的实现有关了）时，需要在配置文件中指明master的位置，在loadServerConfig读取配置参数时，会将server.replstate设置为REDIS_REPL_CONNECT状态。处于此状态的redis需要运行到serverCron后才能使用syncWithMaster来和master进行初始同步。查看syncWithMaster的代码可知，其实也向master发布sync命令来建立主从关系的，另外，该函数接收、发送数据时使用的是syncRead、syncWrite函数，而这些函数是阻塞的，因此，redis作为slave运行时，建立最初的主从关系时也是阻塞的。
/* Check if we should connect to a MASTER */
if (server.replstate == REDIS_REPL_CONNECT && !(loops % 10)) {
redisLog(REDIS_NOTICE,"Connecting to MASTER...");
if (syncWithMaster() == REDIS_OK) {
redisLog(REDIS_NOTICE,"MASTER SLAVE sync succeeded");
if (server.appendonly) rewriteAppendOnlyFileBackground();
}
}
另外跟主从复制有关的一个命令就是slaveof命令。此命令是redis主从状态的转换函数，通过前面的分析可知，这只需要更改几个状态即可。
static void slaveofCommand(redisClient *c) {
if (!strcasecmp(c->argv[1]->ptr,"no") &&
!strcasecmp(c->argv[2]->ptr,"one")) {
if (server.masterhost) {
sdsfree(server.masterhost);
server.masterhost = NULL;
if (server.master) freeClient(server.master);
server.replstate = REDIS_REPL_NONE;
redisLog(REDIS_NOTICE,"MASTER MODE enabled (user request)");
}
} else {
sdsfree(server.masterhost);
server.masterhost = sdsdup(c->argv[1]->ptr);
server.masterport = atoi(c->argv[2]->ptr);
if (server.master) freeClient(server.master);
server.replstate = REDIS_REPL_CONNECT;
redisLog(REDIS_NOTICE,"SLAVE OF %s:%d enabled (user request)",
server.masterhost, server.masterport);
}
addReply(c,shared.ok);
}
原文地址：redis源代码分析19–主从复制, 感谢原作者分享。