Redis集群

简介

集群

如上图所示，是一个三主三从的节点。集群用来提供横向扩展能力，即当数据量增多之后，通过增加服务节点就可以扩展服务能力。

Redis Cluster 将所有数据划分为 16384 的 slots，它比 Codis 的 1024 个槽划分的更为精细，每个节点负责其中一部分槽位。槽位的信息存储于每个节点中，它不像 Codis，它不需要另外的分布式存储来存储节点槽位信息。

当客户端发起请求时，集群会计算出每个key所属的slot。客户端可以请求任意一个节点，每个节点中都会保存所有16384个slot对应到哪一个节点的信息。如果一个key所属的slot正好由被请求的节点提供服务，则直接处理并返回结果，否则返回MOVED重定向信息。我们可以使用之下的命令 -c加上此参数来保证客户端可以自动重定向到对应节点。

redis-cli -h ip -a password -c

槽定位

Cluster 默认会对 key 值使用 crc32 算法进行 hash 得到一个整数值，然后用这个整数值对 16384 进行取模来得到具体槽位。

对于集群而言，如果数据库中有任何一个槽没有得到处理，那么集群处于下线状态（fail）。

通过向节点发送CLUSTER ADDSLOTS命令，可以让对应的槽由某个节点负责。

CLUSTER ADDSLOTS slot1 [slot2] … [slotN]

我们可以使用以下算法来检验集群所处的槽

return CRC16(key) & 16383

其中CRC16（key）语句用于计算键key的CRC-16校验和，而&16383语句则用于计算出一个介于0至16383之间的整数作为键key的槽号。

重新分片

Redis集群的重新分片操作可以将任意数量已经指派给某个节点（源节点）的槽改为指派给另一个节点（目标节点），并且相关槽所属的键值对也会从源节点被移动到目标节点。

Redis集群的重新分片操作是由Redis的集群管理软件redis-trib负责执行的，Redis提供了进行重新分片所需的所有命令，而redis-trib则通过向源节点和目标节点发送命令来进行重新分片操作。

• redis-trib对目标节点发送CLUSTERSETSLOT＜slot＞IMPORTING＜source_id＞命令，让目标节点准备好从源节点导入（import）属于槽slot的键值对。
• redis-trib对源节点发送CLUSTERSETSLOT＜slot＞MIGRATING＜target_id＞命令，让源节点准备好将属于槽slot的键值对迁移（migrate）至目标节点。
• redis-trib向源节点发送CLUSTER GETKEYSINSLOT＜slot＞＜count＞命令，获得最多count个属于槽slot的键值对的键名（keyname）。
• 对于步骤3获得的每个键名，redis-trib都向源节点发送一个MIGRATE＜target_ip＞＜target_port＞＜key_name＞0＜timeout＞命令，将被选中的键原子地从源节点迁移至目标节点。
• 重复执行步骤3和步骤4，直到源节点保存的所有属于槽slot的键值对都被迁移至目标节点为止。

• redis-trib向集群中的任意一个节点发送CLUSTERSETSLOT＜slot＞NODE＜target_id＞命令，将槽slot指派给目标节点，这一指派信息会通过消息发送至整个集群，最终集群中的所有节点都会知道槽slot已经指派给了目标节点。

注意这里的迁移过程是同步的，在目标节点执行 restore 指令到原节点删除 key 之间，原节点的主线程会处于阻塞状态，直到 key 被成功删除。
如果迁移过程中突然出现网络故障，整个 slot 的迁移只进行了一半。这时两个节点依旧处于中间过渡状态。待下次迁移工具重新连上时，会提示用户继续进行迁移。
先新旧两个节点对应的槽位都存在部分 key 数据。客户端先尝试访问旧节点，如果对应的数据还在旧节点里面，那么旧节点正常处理。如果对应的数据不在旧节点里面，那么有两种可能，要么该数据在新节点里，要么根本就不存在。旧节点不知道是哪种情况，所以它会向客户端返回一个-ASK targetNodeAddr 的重定向指令。客户端收到这个重定向指令后，先去目标节点执行一个不带任何参数的 asking 指令，然后在目标节点再重新执行原先的操作指令。