标签：redis   高性能分布式缓存   集群   nosql   哈希槽分片   

Redis也可通过集群来实现分布式，通过分片进行数据共享，并提供复制和故障转移。当前Redis版本的集群功能还没有正式发布，目前只是一个不稳定的分支，据说快要正式发布了。

添加集群节点

服务器节点通过执行CLUSTER MEET <ip> <port>命令把指定的服务器添加到当前集群中，通过CLUSTER NODES来查询当前集群中的所有节点信息，当cluster-enabled配置选项设成yes时，说明该服务器开启了集群模式，开启集群模式的节点才能被添加到集群。
在执行serverCron函数时，集群节点比单击节点多执行一个clusterCron函数，redis使用clusterNode、clusterLink、clusterState等结构来记录集群信息。
CLUSTER MEET命令实现：

• 在节点B向节点A发送CLUSTER MEET命令时，节点A服务器通过参数解析出目标服务器B的ip和端口。
• A为指定的ip和端口节点B创建一个clusterNode结构并且添加到clusterState.nodes字典中，并且发送一条MEET消息到B。
• B接收到A的MEET消息之后为A创建一个clusterNode结构并把它添加到clusterState.nodes字典中，并且回复PONG消息通知A已经收到了MEET消息。
• A收到PONG消息之后回复一条PING通知B已经收到了PONG回复，至此握手结束。之后节点A将节点B的消息通过Gossip协议传播给集群中其它节点，让其它节点和B进行握手，最终节点B会被集群中所有节点认识。

键槽

集群中执行命令

重新分片

1. redis-trib对目标节点发送CLUSTER SETSLOT <slot> IMPORTING <source_id>命令，让目标节点准备好从源节点导入属于槽slot的键值对。
2. redis-trib对源节点发送CLUSTER SETSLOT <slot> MIGRATING <target_id>命令，让源节点准备好将属于槽slot的键值对迁移到目标节点。
3. 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。
4. 对步骤3获得的每个键名，redis-trib都想源节点发送一个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到目标节点。
5. 重复步骤3、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。
6. redis-trib向集群中任意一个节点发送CLUSTER SETSLOT <slot> NODE <target_id>，将槽slot指派给目标节点，这一指派消息会通过消息发送至整个集群，最终集群中所有节点都会直到槽slot已经指派给了目标节点。

ASK错误

1. 源节点在本节点的数据库中查找指定的键，如果找到直接执行客户端发送的命令。
2. 如果找不到，说明键已经被迁移到目标节点，源节点向客户端返回一个ASK错误，指引客户端转向目标节点。
3. 客户端执行ASKING命令道目标节点，目标节点接收到ASKING命令之后会打开REDIS_ASKING标识。
4. 客户端重新之前发送的命令道目标节点。

• MOVED错误表示当前节点不是当前键所在槽的处理节点，之后客户端每次遇到关于该槽的命令请求时应该直接将请求按发送至MOVED所指向的结点。
• ASK错误是临时的，客户端遇到ASK错误之后，只是本次请求临时转向ASK指定的节点，下次请求时还是继续访问最开始访问的节点。

复制与故障转移

1. 接收到该命令的节点首先会在clusterState.nodes字典中找到node_id所对应的clusterNode结构，并将自己的clusterState.myself.slaveof指针指向这个结构，记录当前节点正在复制的主节点。
2. 然后节点修改clusterState.myself.flags属性，关闭原本的REDIS_NODE_MASTER标识，打开REDIS_NODE_SLAVE标识，表示该节点已经变成了从节点。
3. 根据clusterState.myself.slaveof指向的clusterNode结构保存的ip地址和端口号，对主节点进行复制，相当于对从节点发送了SLAVEOF <master_ip> <master_port>命令。

故障检测

故障转移

1. 从下线的主节点中的从节点中推选一个新的主节点，和Sentinel选举领头类似，采用Raft算法。
2. 被选中的从节点执行SLAVEOF no one命令，成为新的主节点。
3. 新的主节点撤销所有堆已下线主节点的槽指派，并将这些槽全部指派给自己。
4. 新的主节点向集群中广播一条PONG消息，通知其它节点本节点已经由从节点变成了主节点。
5. 新的主节点开始接收和自己负责处理的槽有关的命令，故障转移完成。

集群消息

• MEET：将消息接收这添加到集群中。
• PING：集群中每隔一秒会从已知节点列表中随机选出五个节点，然后对这五个中最长时间没有发送过PING消息的节点发送PING消息，以此来检测节点是否在线。此外，节点A最后以此收到节点B发送的PONG消息的时间距离当前时间超过了节点A的cluster-node-timeout选项设置时长的一半，那么节点A也会向节点B发送PING消息，防止节点A因为长时间没有随机选中节点B作为PING消息的发送对象而导致节点B的信息更新滞后。
• PONG：MEET和PING的回复消息。另外一个节点也可以通过PONG消息通知集群中其它节点本节点已经由从节点升级成了主节点。
• FAIL：当一个主节点A判断另一个主节点B已经进入FAIL状态时，节点A会向集群广播一条关于B的FAIL消息，所有收到该消息的节点都会把B标记为已下线。这时不使用Gossip协议的原因是Gossip协议会有延迟需要一段时间才能传播至整个集群，而当结点已下线时需要尽快完成故障转移。
• PUBLISH：当结点收到一个PUBLISH命令时，节点会执行该命令，并向集群广播一条PUBLISH消息，所有接收到这条PUBLISH消息额节点都会执行相同的命令。

《Redis设计与实现》学习笔记-集群

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原文地址：http://blog.csdn.net/pentiumchen/article/details/44521789