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知道 Redis-Cluster 么?说说其中可能不可用的情况

知道 Redis-Cluster 么?说说其中可能不可用的情况

作者: 干货满满张哈希 | 来源:发表于2021-02-02 01:50 被阅读0次

    Redis 集群模式简述

    一个集群模式的官方推荐最小最佳实践方案是 6 个节点,3 个 Master 3 个 Slave 的模式,如 图00 所示。

    image

    key 分槽与转发机制

    Redis 将键空间分为了 16384 个槽,通过以下算法确定每一个 key 的槽:

    CRC16(key) mod 16384
    

    由于 16384 = 2 的 14 次方,对一个 2 的 n 次方取余相当于对于它的 2 的 n 次方减一取与运算。所以优化为:

    CRC16(key) & 16383
    

    当 key 包含 hash tags 的时候(例如 key{sub}1),会以 sub tags 中指定的字符串(就是 sub )计算槽,所以key{sub}1key{sub}2会到同一个槽中。

    客户端可以发送读取任一个槽的命令到任一个集群实例,当槽属于请求的实例的时候,就会处理,否则会告诉客户端这个槽在哪里,例如如果将下面命令发到第二个 Master:

    GET key1
    返回: MOVED slot ip:port(第一个Master的) 
    

    默认情况下,所有的读写命令只能发送到 Master。如果需要使用 Slave 处理读请求,需要先在客户端执行 readonly 命令。

    主从自动切换机制

    当一个 Master 发生故障,如果有 Slave,则会切换为 Master。

    如何判断 Master 发生故障了呢?Redis 集群配置中有一个配置,cluster-node-timeout集群心跳超时时间。当集群内节点建立连接后,定时任务 clusterCron 函数(参考源码:https://github.com/redis/redis/blob/6.0/src/cluster.c)会每隔一秒随机选择一个节点发送心跳。如果在超时时间(cluster-node-timeout)的时间内未收到心跳响应,则将这个节点标记为 pfail。

    如果集群中有一半以上的 Master 标记一个节点的状态是 pfail,那么这个节点的状态就会变成 fail。

    当节点变成 fail 就会触发自动主从切换。主从切换的过程,也涉及到类似的选举:

    1. 当某个 Master 被标记为 fail 之后,对应的 Slave 节点执行定时任务 clusterCron 函数时,选取复制偏移量,也就是主从同步进度最大、数据最新的 Slave 尝试变为主。
    2. 这个 Slave 设置自己的 currentEpoch += 1(正常情况下集群中所有的 currentEpoch 相同,每次选举都会加 1,并且每个 currentEpoch 只能投一次,防止多个 Slave 同时发起选举后难以获取大多数票),之后向所有的 Master 发送 failover 请求,如果得到大多数 Master 的同意则开始执行主从切换。

    集群不可用情况

    根据上面的描述,我们可以总结出如下不可用的情况

    1. 当访问一个 Master 和 Slave 节点都挂了的槽的时候,会报槽无法获取。
    2. 当集群 Master 节点个数小于 3 个的时候,或者集群可用节点个数为偶数的时候,基于 fail 的这种选举机制的自动主从切换过程可能会不能正常工作,一个是标记 fail 的过程,一个是选举新的 master 的过程,都有可能异常。

    参考

    1. 官方文档:https://redis.io/topics/cluster-spec
    2. 源代码:[https://github.com/redis/redis

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