主從庫與切片叢集機制

主從庫與切片叢集機制

主從複製原始碼剖析

redis的主從複製主要包括全量複製RDB檔案，增量複製，長連線同步，使用了基於狀態機的設計思想，來實現不同狀態和狀態間的跳轉

基於狀態機實現的話，在開發程式時只需要考慮不同狀態下具體要執行的操作，以及狀態之間的跳轉條件即可

四大階段

初始化階段：將例項A設定為B的從庫，獲取主庫的ip和port

建立連線階段：例項A嘗試與主庫建立TCP連線，並在連線上監聽主庫的命令

主從握手階段：主從庫間相互傳送 PING-PONG 訊息，同時從庫根據配置資訊向主庫進行驗證

複製型別判斷和執行階段：主庫會根據從庫傳送的命令引數作出相應的三種回覆，分別是執行全量複製、執行增量複製、發生錯誤。最後，從庫在收到上述回覆後，就會根據回覆的複製型別，開始執行具體的複製操作

狀態機實現

在每個redis例項裡都對應著一個redisServer結構體，在其中與主從複製狀態機相關的變數是repl_state

初始化階段

例項啟動後，把狀態機初始狀態設定為REPL_STATE_NONE，而一旦執行了replicaof masterip masterport之後，會設定主庫IP和埠號，並把狀態機設定為REPL_STATE_CONNECT，完成初始化階段

建立連線階段

redis會每隔1000ms呼叫replicationCron()執行任務，檢查複製狀態機狀態為REPL_STATE_CONNECT的話就開始和主庫建立連線，然後在連線上建立讀寫事件並且註冊處理讀寫事件的函式syncWithMater，然後將從庫狀態機設定為REPL_STATE_CONNECTING

主從握手階段

一旦主從庫間連線建立，從庫例項中的syncWithMaster函式被回撥，在該函式中如果從庫例項狀態為REPL_STATE_CONNECTING，就會傳送PING訊息給主庫，並設定狀態機為REPL_STATE_RECEIVE_PONG

然後從庫會依次傳送驗證資訊、埠號、IP、對RDB檔案和無盤複製的支援情況，每一次握手傳送資訊時都對應著從庫的一組狀態變遷（傳送前是SEND狀態，傳送完成後是RECEIVE狀態並開始讀取主庫返回的結果）

複製型別判斷與執行階段

完成握手之後，從庫狀態變遷為REPL_STATE_SEND_PSYNC，表明開始向主庫傳送PSYNC命令，開始實際的資料同步，當呼叫函式完成傳送之後又變遷為REPL_STATE_RECEIVE_PSYNC，這個呼叫函式會負責向主庫傳送資料同步的命令，並根據主庫的回覆訊息將返回值置為不同結果

然後syncWithMaster根據返回值的不同執行不同處理，比如返回FULLRESYNC，從庫會在和主庫的網路連線上註冊readSyncBulkPayload函式，並將狀態機設定為REPL_STATE_TRANSFER，表明開始實際的資料同步

哨兵和raft

redis哨兵leader選舉實現時涉及到raft協議，區別在於：在正常執行時，不同例項間不是leader和follower的關係，而是對等的關係

實現哨兵例項工作主題邏輯的函式：sentinelHandleRedisInstance函式，週期性執行檢測哨兵監聽節點的狀態

• 重建連線：嘗試和斷連的例項重建連線
• 傳送命令：向例項傳送ping、info等命令
• 判斷主觀下線：檢查監聽的例項是否主觀下線
• 判斷客觀下線和執行故障切換：首先真對監聽的主節點判斷是否客觀下線；接著判斷是否要啟動故障切換，如果需要就再獲取其他哨兵對主節點狀態的判斷，並向其他哨兵傳送is-master-down-by-addr命令發起leader選舉，隨後執行故障切換，最後再獲取對新主節點的狀態判斷

判斷主節點是否客觀下線的函式邏輯：透過遍歷監聽同一主節點的其他哨兵的 flags 變數，來判斷主節點是否客觀下線的。

隨後判斷是否要進行故障切換的條件有三個：

• 主節點的 flags 已經標記了 SRI_O_DOWN；
• 當前沒有在執行故障切換；
• 如果已經開始故障切換，那麼開始時間距離當前時間，需要超過 sentinel.conf 檔案中的 sentinel failover-timeout 配置項的 2 倍。

同時sentinelAskMasterStateToOtherSentinels用於給其他哨兵傳送 sentinel is-master-down-by-addr，命令包括主節點ip，主節點port，當前紀元和例項ID，如果例項ID不是*，則會呼叫sentinelVoteLeader進行哨兵的Leader選舉

假設哨兵A判斷主節點master客觀下線，它向B發起投票請求，B執行sentinelVoteLeader時會判斷A、B、master記錄的leader紀元，透過紀元來進行輪次記錄從而讓follower在一輪中只能投一票，只有master的leader紀元小於哨兵A紀元，且B紀元小於等於A紀元，保證B還沒有投過票，才能給A投票

最終leader當選的條件是：獲得超過半數的，且超過預設的quorum閾值的其他哨兵贊成票