我要评论1. redis cluster的核心概念
哈希槽（hash slots）
redis cluster使用哈希槽来实现数据分片。整个数据空间被划分为16384个哈希槽（slot），这些槽均匀分布到不同的主节点上。
- 哈希计算：对于每一个键，redis使用crc16算法计算其哈希值，并对16384取模，确定该键属于哪个哈希槽。
- 槽分配：每个主节点负责一部分哈希槽。例如，如果有三个主节点，它们可以分别负责5461个哈希槽。
主从复制与故障转移
为了保证高可用性，每个主节点都有一个或多个从节点。当主节点发生故障时，集群会自动进行故障转移，提升其中一个从节点为新的主节点。
- 主从同步：从节点会持续地从主节点同步数据，以保持数据的一致性。同步过程包括全量同步和增量同步。
- 故障检测与恢复：集群中的节点会定期交换信息，监测其他节点的状态。如果某个主节点失效，集群会选择一个从节点升级为主节点，并重新分配哈希槽。
2. 详细的配置步骤
准备节点
假设我们有6个redis实例（3个主节点和3个从节点），分别运行在不同的端口上。
节点配置示例 (redis-node.conf)
每个节点的配置文件略有不同，主要是端口号和角色的不同。以下是每个节点的配置文件示例：
主节点1: redis-node1.conf (port: 7000)
# 端口号 port 7000 # 启用集群模式 cluster-enabled yes # 集群配置文件路径，用于存储集群状态信息 cluster-config-file nodes-7000.conf # 节点超时时间（毫秒），超过此时间未响应视为故障 cluster-node-timeout 5000 # 开启aof持久化 appendonly yes # 可选配置项 # 设置密码保护 # requirepass yourpassword # 设置最大内存使用量 # maxmemory 2gb # 设置持久化策略 # appendfsync everysec
从节点1: redis-node2.conf (port: 7001)
# 端口号 port 7001 # 启用集群模式 cluster-enabled yes # 集群配置文件路径，用于存储集群状态信息 cluster-config-file nodes-7001.conf # 节点超时时间（毫秒），超过此时间未响应视为故障 cluster-node-timeout 5000 # 开启aof持久化 appendonly yes # 设置从节点的主节点 slaveof 127.0.0.1 7000 # 可选配置项 # 设置密码保护 # requirepass yourpassword # 设置最大内存使用量 # maxmemory 2gb # 设置持久化策略 # appendfsync everysec
主节点2: redis-node3.conf (port: 7002)
port 7002 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes-7002.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes
从节点2: redis-node4.conf (port: 7003)
port 7003 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes-7003.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes slaveof 127.0.0.1 7002
主节点3: redis-node5.conf (port: 7004)
port 7004 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes-7004.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes
从节点3: redis-node6.conf (port: 7005)
port 7005 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes-7005.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes slaveof 127.0.0.1 7004
启动节点
依次启动所有节点：
redis-server /path/to/redis-node1.conf redis-server /path/to/redis-node2.conf redis-server /path/to/redis-node3.conf redis-server /path/to/redis-node4.conf redis-server /path/to/redis-node5.conf redis-server /path/to/redis-node6.conf
创建集群
使用redis-cli工具创建集群：
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 --cluster-replicas 1
这里的--cluster-replicas 1表示每个主节点有一个从节点。
3. 实际操作示例
写入数据
你可以像平常一样写入数据，redis cluster会自动将数据分配到合适的节点上。
redis-cli -c -p 7000 127.0.0.1:7000> set key1 value1 -> redirected to slot [12182] located at 127.0.0.1:7002 ok
注意这里-c参数表示启用集群模式，这样客户端会自动处理重定向命令。
读取数据
读取数据时，同样可以通过任意节点访问：
redis-cli -c -p 7000 127.0.0.1:7000> get key1 -> redirected to slot [12182] located at 127.0.0.1:7002 "value1"
故障模拟与恢复
你可以手动关闭一个主节点来模拟故障，并观察集群如何进行自动故障转移。
关闭主节点
redis-cli -p 7002 shutdown
检查集群状态
redis-cli -p 7000 cluster nodes
你应该看到原来的从节点已经被提升为主节点，并接管了原主节点的哈希槽。
4. redis cluster的内部机制
数据分片与重定向
- 数据分片：每个键通过哈希槽映射到特定的主节点。客户端发送的请求会被路由到相应的节点。
- 重定向：如果客户端请求了一个不属于当前节点的哈希槽，集群会返回一个
moved响应，指示客户端应该连接到正确的节点，客户端收到这个响应后，会自动重定向到指定的节点。
# 连接到集群中的任意节点 redis-cli -c -p 7000 # 尝试设置一个键 127.0.0.1:7000> set key1 value1 -> redirected to slot [12182] located at 127.0.0.1:7002 ok # 从同一个客户端再次尝试获取相同的键 127.0.0.1:7000> get key1 -> redirected to slot [12182] located at 127.0.0.1:7002 "value1"
主从复制与故障转移
- 主从同步：从节点会持续地从主节点同步数据，以保持数据的一致性。同步过程包括全量同步和增量同步。
- 全量同步：首次同步时，从节点会从主节点获取完整的数据集。
- 过程：从节点向主节点发起全量同步请求，主节点生成rdb文件并传输给从节点。从节点加载rdb文件并开始接收后续的增量更新。
- 增量同步：后续同步时，从节点会接收主节点的增量更新（如写操作日志）。
- 过程：主节点记录写操作日志（称为复制积压缓冲区），从节点根据偏移量请求缺失的部分日志。
- 全量同步：首次同步时，从节点会从主节点获取完整的数据集。
- 故障检测：集群中的节点会定期交换信息，监测其他节点的状态。如果某个主节点连续多次未能响应心跳消息，它会被标记为疑似下线（pfail）。
- 心跳检查：每个节点会定期向其他节点发送心跳消息，默认间隔是1秒。
- 标记pfail：如果一个节点在一定时间内没有回应心跳消息，它会被标记为疑似下线（pfail）。
- 标记fail：如果大多数节点都标记某个节点为pfail，则该节点会被标记为fail。
- 故障转移：一旦主节点被确认下线，集群会选择一个从节点提升为主节点，并重新分配哈希槽。具体步骤如下：选举：集群中的节点会选举一个新的主节点。选举过程基于raft一致性算法，确保只有一个从节点被选中。
- 投票过程：每个从节点会根据一定的规则投票给一个候选者。最终得票最多的从节点会被选为新的主节点。
- 部分同步：如果从节点已经有部分数据，可以只同步缺失的部分数据。
- 全量同步：如果从节点的数据完全丢失，需要进行全量同步。
重新分配哈希槽：新的主节点接管原主节点的哈希槽，集群恢复正常服务。
5. 总结
redis cluster通过哈希槽实现了数据的分布式存储，并提供了高可用性和自动故障转移功能。这使得它非常适合于需要处理大量数据和高并发请求的应用场景。同时，现代的redis客户端库也能够很好地支持集群模式下的自动重定向和负载均衡。
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