REdis主从复制之repl_backlog

目录

目录 1

1. 前言 1

2. 配置项 1

3. redisServer 2

4. feedReplicationBacklog-写repl_backlog 3

5. addReplyReplicationBacklog-读repl_backlog 4

1. 前言

注意，repl_backlog只针对部分复制（Partial Replication），而非全量复制。

本文内容基于redis-5.0.5（截至2019/6/6的最新版本），本文深入介绍REdis主从复制的部分复制核心要素repl_backlog，与其相关的配置直接影响主从间的稳定性，对提升集群的稳定性十分重要。

注意REdis的主节点把所有从节点也当作一个Client看待，正常的数据同步并不涉及repl_backlog。当从节点断开重连，这个时候repl_backlog的作用就体现出来了。截至到5.0.5版本，从节点重启用不上repl_backlog，原因是从节点没有保存repl_backlog的信息，无法实现部分同步，但可少量改动REdis源代码，实现从节点重启后的部分复制。

正常情况下，主节点会往从节点连接缓冲区写一份数据，同时往repl_backlog也写一份数据，所有从节点共享同一份repl_backlog，因此可以考虑repl_backlog配置大一点，以容忍从节点更长时间失联。

从节点向主节点发送命令PSYNC，触发部分复制。有关REdis主从复制的细节，请参见《REdis复制研究》。

2. 配置项

REdis的复制分全量复制和部分复制，全量复制是个很重的过程，而部分复制则是轻量的，部分复制实际是一个增量复制。

REdis的主节点创建和维护一个环形缓冲复制队列（即repl_backlog），从节点部分复制（增量复制）的数据均来自于repl_backlog。

主节点只有一个repl_backlog，所有从节点共享，直接相关的配置项有两个：

配置项名	配置项说明
repl-backlog-size	环形缓冲复制队列大小，可不带单位，但同时支持单位：b、k、kb、m、mb、g、gb，单位不区分大小写，其中k、m、g间的计算倍数是1000，而kb、mb和gb的计算倍数是1024。
repl-backlog-ttl	环形缓冲复制队列存活时长（所有slaves不可用时，保留repl_backlog多长时间，单位：秒）

3. redisServer

结构体redisServer是REdis的第一核心结构，repl_backlog是它的组成成员。

struct redisServer {

/* My current replication offset */

long long master_repl_offset;

/* Accept offsets up to this for replid2. */

long long second_replid_offset;

/* Replication backlog for partial syncs */

char *repl_backlog; // 环形缓冲复制队列

/* Backlog circular buffer size */

long long repl_backlog_size; // 环形缓冲复制队列容量

/* Backlog actual data length */

long long repl_backlog_histlen; // 环形缓冲复制队列已用大小（影响是否能部分复制）

/* Backlog circular buffer current offset,

that is the next byte will'll write to.*/

// 实际上谈不上空闲，因为总是环绕覆盖写，

// 理解为最新数据的截止位置更为合适，更新的数据总是从这里开始写入到repl_backlog中。

long long repl_backlog_idx; // 环形缓冲复制队列空闲起始位置（写从这里开始）

/* Replication "master offset" of first

byte in the replication backlog buffer.*/

long long repl_backlog_off; // 数据在环形缓冲复制队列的起始位置（读从这里开始）

/* Time without slaves after the backlog

gets released. */

time_t repl_backlog_time_limit; // 环形缓冲复制队列生存时长

/* We have no slaves since that time.

Only valid if server.slaves len is 0. */

time_t repl_no_slaves_since; // 无可用从节点的发生时间

/* Min number of slaves to write. */

int repl_min_slaves_to_write; // 最小需写的从节点数

/* Max lag of <count> slaves to write. */

int repl_min_slaves_max_lag;

/* Number of slaves with lag <= max_lag. */

int repl_good_slaves_count;

/* Send RDB to slaves sockets directly. */

int repl_diskless_sync; // 不落磁盘（无盘）往从节点发送RDB（全量复制）

/* Delay to start a diskless repl BGSAVE. */

// 无盘复制时，延迟指定的时长，以等待更多的从节点

int repl_diskless_sync_delay;

};

4. feedReplicationBacklog-写repl_backlog

/* Add data to the replication backlog.

* This function also increments the global replication offset stored at

* server.master_repl_offset, because there is no case where we want to feed

* the backlog without incrementing the offset. */

// 主要被replicationFeedSlaves调用

// 写len长的数据ptr到repl_backlog中

// repl_backlog是一个环形buffer，不存在溢出的问题，策略是最新数据覆盖最老数据。

// 如果参数len大于repl_backlog_size，

// 则repl_backlog没有实际意义，

// 因为无法存储一份完整数据。

void feedReplicationBacklog(void *ptr, size_t len) {

unsigned char *p = ptr;

server.master_repl_offset += len;

/* This is a circular buffer, so write as much data we can at every

* iteration and rewind the "idx" index if we reach the limit. */

// 因为repl_backlog是环形buffer，

// 剩余的空间可能容纳不了len长的数据，

// 当不够时，就需要环绕从头开始写，

// 因此这里需while循环。

while(len) {

// repl_backlog_size为repl_backlog的容量大小，

// 由配置项决定repl_backlog_size值决定，

// repl_backlog_idx是repl_backlog空闲区域的起始位置，

// 这两个值相减得到repl_backlog可用大小。

size_t thislen = server.repl_backlog_size - server.repl_backlog_idx;

// 如果thislen大于len，则表示足够容纳

if (thislen > len) thislen = len;

memcpy(server.repl_backlog+server.repl_backlog_idx,p,thislen);

// 空闲位置往后挪动

server.repl_backlog_idx += thislen;

// 如果空闲位置达到容量大小，则环绕回去从0开始

if (server.repl_backlog_idx == server.repl_backlog_size)

server.repl_backlog_idx = 0;

len -= thislen;

p += thislen;

// repl_backlog_histlen记录了repl_backlog中的数据大小

server.repl_backlog_histlen += thislen;

}

// 修正存储在repl_backlog中的数据大小，

// 它不可能超过repl_backlog_size值。

if (server.repl_backlog_histlen > server.repl_backlog_size)

server.repl_backlog_histlen = server.repl_backlog_size;

/* Set the offset of the first byte we have in the backlog. */

server.repl_backlog_off = server.master_repl_offset -

server.repl_backlog_histlen + 1;

}

5. addReplyReplicationBacklog-读repl_backlog

当主节点判断可部分复制时，会记录如下日志：

Partial resynchronization request from %s accepted. Sending %lld bytes of backlog starting from offset %lld.

给从节点的响应头为“+CONTINUE replid\r\n”或“+CONTINUE\r\n”。函数addReplyReplicationBacklog的实现：

/* Feed the slave 'c' with the replication backlog starting from the

* specified 'offset' up to the end of the backlog. */

// 被masterTryPartialResynchronization调用

// 而masterTryPartialResynchronization被syncCommand调用（对应命令PSYNC）。

// 从repl_backlog取数据发给slave，

// 数据的开始位置由offset指定。

long long addReplyReplicationBacklog(client *c, long long offset) {

long long j, skip, len;

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Replica request offset: %lld", offset);

// repl_backlog_histlen为0，

// 表示repl_backlog中无数据。

if (server.repl_backlog_histlen == 0) {

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Backlog history len is zero");

return 0;

}

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Backlog size: %lld",

server.repl_backlog_size);

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] First byte: %lld",

server.repl_backlog_off);

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] History len: %lld",

server.repl_backlog_histlen);

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Current index: %lld",

server.repl_backlog_idx);

/* Compute the amount of bytes we need to discard. */

skip = offset - server.repl_backlog_off;

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Skipping: %lld", skip);

/* Point j to the oldest byte, that is actually our

* server.repl_backlog_off byte. */

j = (server.repl_backlog_idx +

(server.repl_backlog_size-server.repl_backlog_histlen)) %

server.repl_backlog_size;

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Index of first byte: %lld", j);

/* Discard the amount of data to seek to the specified 'offset'. */

j = (j + skip) % server.repl_backlog_size;

/* Feed slave with data. Since it is a circular buffer we have to

* split the reply in two parts if we are cross-boundary. */

len = server.repl_backlog_histlen - skip;

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] Reply total length: %lld", len);

while(len) {

long long thislen =

((server.repl_backlog_size - j) < len) ?

(server.repl_backlog_size - j) : len;

serverLog(LL_DEBUG, "[PSYNC] addReply() length: %lld", thislen);

addReplySds(c,sdsnewlen(server.repl_backlog + j, thislen));

len -= thislen;

j = 0;

}

return server.repl_backlog_histlen - skip;

}