1. 介绍

主从复制是一种常用的数据冗余和负载均衡技术。无论是缓存系统Redis还是关系型数据库MySQL,都广泛应用了主从复制技术。

MySQL的主从复制（Master-Slave Replication）是一种数据库同步技术，它允许将一个MySQL数据库服务器（称为主服务器或master）的数据复制到一个或多个MySQL数据库服务器（称为从服务器或slave）上。

2. Mysql主从复制的工作原理

MySQL的主从复制是一个异步的过程，主要涉及三个线程：

1. Binlog dump线程（在主服务器上）：将Binlog事件发送给从服务器
2. I/O线程（在从服务器上）：请求主服务器发送Binlog中的更改事件
3. SQL线程（在从服务器上）：将从主机读取到的事件重放到从服务器的数据库中

让我们通过一个详细的图表来说明这个过程：

详细步骤说明：

1. 当主服务器上的事务提交时，所有的更改都会被记录到二进制日志（Binary Log，简称Binlog）中。
2. 主服务器上的Binlog dump线程读取Binlog文件，并将Binlog事件发送给从服务器。
3. 从服务器上的I/O线程连接到主服务器，请求主服务器发送Binlog中的更改事件。
4. 主服务器的Binlog dump线程读取Binlog文件，将事件发送给从服务器的I/O线程。
5. 从服务器的I/O线程接收到事件后，将其写入到中继日志（Relay Log）中。
6. 从服务器上的SQL线程持续监控Relay Log，一旦发现新的事件就读取出来。
7. SQL线程将读取到的事件重放到从服务器的数据库中，从而实现数据同步。

3. Mysql复制的类型

MySQL支持多种复制类型，每种类型都有其特定的用途和优势：

3.1 基于语句的复制（Statement-based Replication, SBR）

在这种模式下，主服务器记录修改数据的SQL语句，然后将这些语句传送给从服务器执行。

优点：

• 日志文件较小，节省存储空间和网络带宽。
• 对于批量插入操作效率较高。

缺点：

• 某些函数（如RAND()、UUID()等）在主从服务器上可能产生不同结果。
• 存在潜在的数据不一致风险。

3.2 基于行的复制（Row-based Replication, RBR）

这种模式下，主服务器记录每一行数据的变化，然后将这些变化传送给从服务器。

优点：

• 能够精确复制每一行的变化，保证数据一致性。
• 对于使用RAND()、UUID()等函数的操作也能正确复制。

缺点：

• 产生的日志文件可能会非常大，特别是在大量行变更的情况下。
• 对网络带宽要求较高。

3.3 混合复制（Mixed Replication）

这是MySQL 5.1之后引入的默认复制模式，它结合了SBR和RBR的优点。

• 大多数情况下使用基于语句的复制。
• 当遇到可能导致数据不一致的情况时，自动切换到基于行的复制。

4. Redis主从复制原理

Redis使用异步复制,这意味着主节点不需要等待从节点的确认就可以继续处理客户端请求。

4.1 复制过程

1. 建立连接：从节点通过SLAVEOF命令连接到主节点。

​ SLAVEOF 是 Redis 中用于设置主从复制关系的命令。通过这个命令，可以将一个 Redis 实例配置为另一个 Redis 实例的从节点（Slave），从而实现数据的复制和备份。

SLAVEOF <masterip> <masterport>

• <masterip>：主节点的 IP 地址。
• <masterport>：主节点的端口号。

2. 数据同步：

• 全量同步：主节点生成RDB文件,并发送给从节点。
• 增量同步：主节点将新的写命令发送给从节点。

4.2 详细流程

1. 全量同步：

   主从节点第一次建立连接：

   1. 从节点发送PSYNC命令，同时携带一个id值和offset复制偏移量。当传来的id值与主节点的id值不同时认为是第一次连接，执行全量同步

   2. 主节点开始BGSAVE（会fork创建一个子线程来执行）生成RDB文件。

      redis有两种持久化机制：RDB和AOF

      • RDB：生成某时刻的数据快照来实现持久化，适用于数据备份
      • AOF：将写操作命令以追加的方式写入日志文件

      另外使用了Copy-On-Write (COW写时复制) 技术：在 fork 过程中，父进程和子进程共享相同的内存页面，如果在生成RDB文件时父进程需要修改数据，会复制对应的页面进行修改并将修改操作存入一个复制缓冲区，RDB文件依旧是存储生成时刻的数据，变更的数据在后续的连接中从缓冲区读取进行发送。

   3. 主节点将RDB文件发送给从节点。

   4. 从节点清空自身数据,加载RDB文件。

   5. 保持连接持续发送主节点的更新数据

2. 增量同步：

   当主从断开重连时，从节点的连接参数的id值与主节点的id值一致，就会执行增量同步

   1. 主节点会维护一个复制积压环形缓冲区用于记录写入命令（环形 -> 会发生数据覆盖）。
   2. 从节点断开重连后,告知主节点自己的复制偏移量offset和一个id值。
   3. 主节点判断如果偏移量在缓冲区内,主节点只发送复制缓冲区中从节点缺失的数据数据。
   4. 如果偏移量已经被覆盖了，就会触发进行全量同步

4.3 Redis复制的特点

• 异步复制
• 一个主节点可以有多个从节点
• 从节点可以有自己的从节点
• 复制功能不会阻塞主节点
• 从节点默认只读

5. Redis与MySQL主从复制对比

特性	Redis	MySQL
复制方式	异步	异步(默认),半同步,同步
数据格式	RDB文件 + 命令流	Binlog事件
全量同步	RDB文件传输	Dump整个数据库
增量同步	命令传播	Binlog事件
复制粒度	命令级	行级,语句级,混合
复制延迟	通常较小	可能较大,取决于负载
数据一致性	最终一致性	可配置(异步/半同步/同步)
故障恢复	哨兵或集群模式	手动或自动故障转移

1. 数据模型：

   1. Redis是键值存储,复制整个数据集相对简单。
   2. MySQL是关系型数据库,复制涉及表结构和数据。

2. 复制粒度：

   1. Redis复制以命令为单位。
   2. MySQL可以选择行级,语句级或混合复制。

3. 全量同步：

   1. Redis通过传输RDB文件实现。
   2. MySQL需要dump整个数据库或表。

4. 增量同步机制：

   1. Redis使用复制积压缓冲区。
   2. MySQL使用binlog位置。

5. 一致性保证：

   1. Redis提供最终一致性。
   2. MySQL可以通过配置提供更强的一致性保证。

6. 应用场景：

   1. Redis主要用于缓存和简单数据结构存储。
   2. MySQL用于持久化存储和复杂查询。