為什么Redis主從模式能保持數據一致。想要知道答案，我們得深入分析Redis實例之間如何進行數據同步。

概述

在具體分析今天的問題之前，我們需要了解 Redis 具有高可靠性，又是什么意思呢？其實，這里有兩層含義：一是數據盡量少丟失，二是服務盡量少中斷。AOF 和 RDB 保證了前者，而對于后者，Redis 的做法就是增加副本冗余量，將一份數據同時保存在多個實例上。即使有一個實例出現了故障，需要過一段時間才能恢復，其他實例也可以對外提供服務，不會影響業務使用。多實例保存同一份數據，聽起來好像很不錯，但是，我們必須要考慮一個問題：這么多副本，它們之間的數據如何保持一致呢？數據讀寫操作可以發給所有的實例嗎？實際上，Redis 提供了主從庫模式，以保證數據副本的一致，主從庫之間采用的是讀寫分離的方式。

1）讀操作：主庫、從庫都可以接收；

2）寫操作：首先到主庫執行，然后，主庫將寫操作同步給從庫。

到了這里我們發現幾個問題：

1）主從庫為什么要采用讀寫分離的方式；

2）主庫如何把數據同步給從庫；

3）主從庫之前網絡斷了怎么辦；

不過既然Redis具有高可用性，說明這些問題都已經有了答案。

設計

主從庫為什么要采用讀寫分離的方式

你可以設想一下，如果不管是主庫還是從庫，都能接收客戶端的寫操作，那么，一個直接的問題就是：如果客戶端對同一個數據（例如 k1）前后修改了三次，每一次的修改請求都發送到不同的實例上，在不同的實例上執行，那么，這個數據在這三個實例上的副本就不一致了（分別是 v1、v2 和 v3）。在讀取這個數據的時候，就可能讀取到舊的值。

如果我們非要保持這個數據在三個實例上一致，就要涉及到加鎖、實例間協商是否完成修改等一系列操作，但這會帶來巨額的開銷，當然是不太能接受的。

主庫如何把數據同步給從庫

當我們啟動多個 Redis 實例的時候，它們相互之間就可以通過 replicaof（Redis 5.0 之前使用 slaveof）命令形成主庫和從庫的關系，之后會按照三個階段完成數據的第一次同步。

數據同步

第一階段

建立連接，協商同步，psync(runId=?,offest=-1)，此時主庫會調用FULLRESYNC進行同步。

第二階段

主庫執行 bgsave 命令，生成 RDB 快照文件，接著將文件發給從庫。從庫接收到 RDB 文件后，會先清空當前數據庫，然后加載 RDB 文件。這是因為從庫在通過 replicaof 命令開始和主庫同步前，可能保存了其他數據。為了避免之前數據的影響，從庫需要先把當前數據庫清空。

可能會有人質疑，主庫生成RDB快照文件，不會阻塞主庫的讀寫操作嗎？會不會有額外的性能開銷？那這些問題我們今天就不展開討論了，感興趣的同學可以讀下源碼。

rdbSaveBackground就是用來處理在后臺將數據保存到磁盤上的函數：

int rdbSaveBackground(char *filename, rdbSaveInfo *rsi) { pid_t childpid;
if (hasActiveChildProcess()) return C_ERR; ...
if ((childpid = redisFork()) == 0) { int retval;
/* Child */ redisSetProcTitle("redis-rdb-bgsave"); retval = rdbSave(filename,rsi); if (retval == C_OK) { sendChildCOWInfo(CHILD_INFO_TYPE_RDB, "RDB"); } exitFromChild((retval == C_OK) ? 0 : 1); } else { /* Parent */ ... } ...}

第三階段

增量復制

repl_backlog_buffer

最后，也就是第三個階段，主庫會把第二階段執行過程中新收到的寫命令，再發送給從庫。具體的操作是，當主庫完成 RDB 文件發送后，就會把此時 replication buffer 中的修改操作發給從庫，從庫再重新執行這些操作。這樣一來，主從庫就實現同步了。

主從庫如果斷開連接了，下次建立連接時會通過repl_backlog_buffer環形緩沖區進行增量復制，psync(runId=1,offest=100)，offest=100用于標記從庫在repl_backlog_buffer中的位置。

總結

為什么Redis主從模式能保持數據一致？

• 采用讀寫分離，避免加鎖、實例間協商是否完成修改等操作，減少不必要的性能損耗；
• 主從實例間通過RDB快照進行數據同步，同步期間主庫的寫操作額外記錄一份到replication buffer中，同步完成時，發送給從庫，從庫再重新執行這些操作。
• 后續的數據同步通過repl_backlog_buffrt來標記主從實例環形緩沖區中的位置，從庫執行這些操作。

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