Redis分布式方案：集群

Posted 2021-10-01 BLLBL

Redis集群通过分片（sharding）进行数据共享，并提供复制和故障转移功能。

节点

一个Redis集群由多个node组成，连接各节点的命令格式如下：

CLUSTER MEET

127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7001

槽指派

Redis集群通过分片的方式来保存键值对：集群的整个数据库被分为16384的槽（slot）。

通过CLUSTER ADDSLOTS命令，可以将一个或多个槽指派给节点负责：

CLUSTER ADDSLOTS [slot ...]

127.0.0.1:7000> CLUSTER ADDSLOTS 0 1 2 3 4 ... 5000

OK

执行命令将槽0-5000指派给节点7000负责

记录节点的槽指派信息

slots属性是一个二进制位数组，数组长度为16384/8=2048个字节，共包含16384个二进制位。

为什么是16384个？

因为节点之间需要经常互相发送心跳等信息，其中就槽位也是包含在内的，取一个中间值16384能在一定程度

上减少消息的大小，又减少了数据不均衡的问题。

计算键属于哪个槽

节点使用 CRC16(key) & 16383 计算出一个 0-16383之间的整数作为键key的槽号。

但是，如果计算出来的槽值不能由当前节点处理，那么，该节点会向客户端返回MOVED错误，指引客户端转向可

以处理的节点。

MOVED 10086 127.0.0.1：7002

表示槽10086正由127.0.0.1:7002节点负责。

节点数据库实现

单机和节点的区别：节点只能使用0号数据库。

淘汰策略是一样的，从过期key里淘汰最久未使用的key，volatile-LRU。

重新分片

客户端访问key时，key所属的槽如果正在从旧节点转移到新节点，会发送ask错误（隐藏的）。

复制与故障转移

Redis集群节点分为master和slave，如果主节点下线，会选择一个从节点作为新的主节点。

设置从节点

CLUSTER REPLICATE <node_id>

可以让接收命令的节点变成从节点（和复制反命令过来了）

故障转移

当一个从节点发现自己正在复制的主节点下线了，从节点开始对下线主节点进行故障转移，以下步骤：

1. 被选中的从节点会执行SLAVEOF no one命令，成为新的主节点。
2. 将槽指派给自己。
3. 新主节点向集群广播发送PONG消息，昭告天下。

选举新的主节点

和领头哨兵选举类似，都是基于Raft算法实现的。（见Redis哨兵）

Reference

《Redis设计与实现》