redis cluster，主要是针对海量数据+高并发+高可用的场景。redis cluster 支撑 N 个 redis master node，每个 master node 都可以挂载多个 slave node。这样整个 redis 就可以横向扩容了。如果你要支撑更大数据量的缓存，那就横向扩容更多的 master 节点，每个 master 节点就能存放更多的数据了。
redis cluster的特点
- 自动将数据进行分片，每个 master 上放一部分数据
- 提供内置的高可用支持，部分 master 不可用时，还是可以继续工作的
在 redis cluster 架构下，每个 redis 要放开两个端口号，比如一个是 6379，另外一个就是 加1w 的端口号，比如 16379。
16379 端口号是用来进行节点间通信的，也就是 cluster bus 的东西，cluster bus 的通信，用来进行故障检测、配置更新、故障转移授权。cluster bus 用了另外一种二进制的协议，gossip?协议，用于节点间进行高效的数据交换，占用更少的网络带宽和处理时间。
节点间的内部通信机制
基本通信原理
redis cluster 节点间采用 gossip 协议进行通信 。集中式将集群元数据（节点信息、故障等等）集中存储在某个节点上。集中式元数据集中存储的一个典型代表，就是大数据领域的storm。它是分布式的大数据实时计算引擎，是集中式的元数据存储的结构，底层基于 zookeeper（分布式协调的中间件）对所有元数据进行存储维护。
redis 维护集群元数据采用另一个方式，gossip协议，所有节点都持有一份元数据，不同的节点如果出现了元数据的变更，就不断将元数据发送给其它的节点，让其它节点也进行元数据的变更。
集中式的好处在于，元数据的读取和更新，时效性非常好，一旦元数据出现了变更，就立即更新到集中式的存储中，其它节点读取的时候就可以感知到；不好在于，所有的元数据的更新压力全部集中在一个地方，可能会导致元数据的存储有压力。
gossip 好处在于，元数据的更新比较分散，不是集中在一个地方，更新请求会陆陆续续，打到所有节点上去更新，降低了压力；不好在于，元数据的更新有延时，可能导致集群中的一些操作会有一些滞后。
10000 端口
每个节点都有一个专门用于节点间通信的端口，就是自己提供服务的端口号+10000，比如 7001，那么用于节点间通信的就是 17001 端口。
每个节点每隔一段时间都会往另外几个节点发送ping消息，同时其它几个节点接收到ping之后返回pong。
交换的信息
信息包括故障信息，节点的增加和删除，hash slot 信息 等等。
gossip 协议
gossip 协议包含多种消息，包含ping,pong,meet,fail等等。
- meet：某个节点发送 meet 给新加入的节点，让新节点加入集群中，然后新节点就会开始与其它节点进行通信。redis-trib.rb add-node其实内部就是发送了一个 gossip meet 消息给新加入的节点，通知那个节点去加入我们的集群。
- ping：每个节点都会频繁给其它节点发送 ping，其中包含自己的状态还有自己维护的集群元数据，互相通过 ping 交换元数据。
- pong：返回 ping 和 meeet，包含自己的状态和其它信息，也用于信息广播和更新。
- fail：某个节点判断另一个节点 fail 之后，就发送 fail 给其它节点，通知其它节点说，某个节点宕机啦。
ping 消息深入
ping 时要携带一些元数据，如果很频繁，可能会加重网络负担。
每个节点每秒会执行 10 次 ping，每次会选择 5 个最久没有通信的其它节点。当然如果发现某个节点通信延时达到了cluster_node_timeout / 2，那么立即发送 ping，避免数据交换延时过长，落后的时间太长了。比如说，两个节点之间都 10 分钟没有交换数据了，那么整个集群处于严重的元数据不一致的情况，就会有问题。所以cluster_node_timeout可以调节，如果调得比较大，那么会降低 ping 的频率。
每次 ping，会带上自己节点的信息，还有就是带上 1/10 其它节点的信息，发送出去，进行交换。至少包含3个其它节点的信息，最多包含总结点-2个其它节点的信息。
redis cluster 的高可用与主备切换原理
redis cluster 的高可用的原理，几乎跟哨兵是类似的
判断节点宕机
如果一个节点认为另外一个节点宕机，那么就是pfail，主观宕机。如果多个节点都认为另外一个节点宕机了，那么就是fail，客观宕机，跟哨兵的原理几乎一样，sdown，odown。
在cluster-node-timeout内，某个节点一直没有返回pong，那么就被认为pfail。
如果一个节点认为某个节点pfail了，那么会在gossip ping消息中，ping给其他节点，如果超过半数的节点都认为pfail了，那么就会变成fail。
从节点过滤
对宕机的 master node，从其所有的 slave node 中，选择一个切换成 master node。
检查每个 slave node 与 master node 断开连接的时间，如果超过了cluster-node-timeout * cluster-slave-validity-factor，那么就没有资格切换成master。
从节点选举
每个从节点，都根据自己对 master 复制数据的 offset，来设置一个选举时间，offset 越大（复制数据越多）的从节点，选举时间越靠前，优先进行选举。
所有的 master node 开始 slave 选举投票，给要进行选举的 slave 进行投票，如果大部分 master node（N/2 + 1）都投票给了某个从节点，那么选举通过，那个从节点可以切换成 master。
从节点执行主备切换，从节点切换为主节点。
与哨兵比较
整个流程跟哨兵相比，非常类似，所以说，redis cluster 功能强大，直接集成了 replication 和 sentinel 的功能。
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