Redis集群模式2-集群模式
redis高可用的集群模式
- 使用集群，只需要将每个数据库节点的cluster-enable配置打开即可。每个集群中至少需要三个主数据库才能正常运行。即使使用哨兵，redis每个实例也是全量存储，每个redis存储的内容都是完整的数据，浪费内存且有木桶效应。为了最大化利用内存，可以采用集群，就是分布式存储。即每台redis存储不同的内容。集群至少需要3主3从，且每个实例使用不同的配置文件，主从不用配置，集群会自己选。
- 修改每个实例的配置文件：
- 集群的运行：
- 节点的握手方式：在A节点上执行cluster <ip> <port>命令（IP，port是B节点的地址），通过ping-pong方式来确定两个节点的握手。
集群的每个数据库都被分为16384个槽，通过cluster addslots命令可以将一个或多个槽分配给节点。只有所有16384个槽被分配完了，当前集群才是上线状态，只要有一个槽没有被分配，集群就是下线状态。 - 每个节点都有自己的slots数组(clusterNode.slots)来决定自己处理哪些槽，同时节点也会将自己的slots数组告知其他节点，这样每个节点处理的槽的分配在整个集群都是透明的。
- clusterState结构中的slots数组(clusterState.slots)记录了集群中所有16384个槽的指派信息，slots数组包含16383个项，每个数组项都指向一个clusterNode结构的指针，如果slots[i]指向null，表示i槽尚未指派给任何节点，否则指派给slots[i]指向的节点。
- clusterState.slots和clusterNode.slots是必须都存在的，clusterState.slots用于花费O(1)的时间复杂度找到某个slot的处理节点，而clusterNode.slots用于向其他节点同步自己的负责信息，直接将clusterNode.slots传播出去即可，不用遍历clusterState.slots。
Redis集群模式执行命令
客户端发送命令，节点根据key计算属于哪个槽，节点判断自己是否是负责处理这个槽的节点：
- 是，处理命令
- 不是，想客户端返回一个MOVED错误，指引客户端转向正确的节点，并再次发送之前想要执行的命令。当前节点判断此key不属于自己的管理槽，会去访问此槽所属节点的clusterNode结构，将ip:port在MOVED错误中返回，客户端接受到错误后会重新发送命令给重定向的节点，集群模式下MOVED错误并不会被打印出来，而单机模式由于不知道该种错误类型会将它直接抛出。
tips：集群的slots可以通过命令进行重新分配，这个动作不会影响节点的运行，可以热部署，这里不赘述。
节点的复制的故障转移
- 集群是由多个主节点构成，我们可以给主节点指定从节点
- 从节点会复制主节点，在主节点下线的时候，由其他正在运行的主节点从下线主节点的从节点中，选择一个作为新的主节点，没有被选中的从节点则开始复制新的主节点，下线的主节点重新上线后会成为新的主节点的从节点。
- 设置从节点的命令CLUSTER REPLICATE <node_id>（ 此命令不同于主从集群模式的slave of命令，但是最终执行的还是slave of命令）。
- 此命令可以将当前节点变为指定<node_id>的从节点。接受命令的节点会在自己的clusterState.nodes字典中找到node_id所对应节点的clusterNode结构，并将自己的clusterState.myself.slaveof指针指向这个结构，以此来记录这个节点正在复制的主节点。
- 然后节点会修改自己在clusterState.myself.flags中的属性，关闭本来REDIS_NODE_MASTER标示，打开REDIS_NODE_SLAVE标示，表示这个节点已经成为从节点。
- 最后节点会调用复制代码，这个过程复用了主从集群模式的代码，实际上相当于从节点执行SLAVEOF <master_ip> <master_port>
- 这种主从关系会同步到集群中所有节点中。
- 故障检测：
- 集群中的所有节点都会定时向其他节点发送ping消息，如果对方节点没有在规定时间内返回pong命令，那么当前节点会将它标记为疑似下线状态，当集群中半数以上的主节点认为某个节点已经下线，则将其标记为下线，并推送给集群中的所有节点。
- 故障转移：
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- 选举主节点：
- 主节点的选举类似于选举领头Sentinel的方法非常类似，两者都是基于Raft协议算法的leader选举方法来实现。
- 集群的配置纪元是一个计数器，初始值为0，当一个从节点开始进行故障转移时，配置纪元加一，在一个配置纪元内，每个处理slots的主节点都只有一次投票机会，他们只会投票给自己收到的第一个需要投票的字节点发送的信息，在一个配置纪元内，只有当某个从节点获得半数以上的投票，才能成为主节点，否则进入下一个配置纪元重新选举。
