作用
集群由多个节点(Node)组成,Redis的数据分布在这些节点中。集群中的节点分为主节点和从节点:只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。
1. 数据分区:集群将数据分散到多个节点,一方面突破了Redis单机内存大小的限制,存储容量大大增加;另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务,大大提高了集群的响应能力
2. 高可用:集群支持主从复制和主节点的自动故障转移(与哨兵类似);当任一节点发生故障时,集群仍然可以对外提供服务
数据分区
- 哈希取余分区
- 一致性哈希分区
- 带虚拟节点的一致性哈希分区
为什么有16384个槽?
HASH_SLOT=CRC16(key) mod 16384 CRC16算法产生的hash值有16bit,该算法可以产生2^16-=65536个值
- 如果槽位为65536,发送心跳信息的消息头达8k,发送的心跳包过于庞大
- redis的集群主节点数量基本不可能超过1000个
- 槽位越小,节点少的情况下,压缩比高(Redis主节点的配置信息中,它所负责的哈希槽是通过一张bitmap的形式来保存的,在传输过程中,会对bitmap进行压缩,但是如果bitmap的填充率slots / N很高的话(N表示节点数),bitmap的压缩率就很低)
节点通信机制
两个端口
- 普通端口:即我们在前面指定的端口(7000等)。普通端口主要用于为客户端提供服务(与单机节点类似);但在节点间数据迁移时也会使用
- 集群端口:端口号是普通端口+10000(10000是固定值,无法改变),如7000节点的集群端口为17000。集群端口只用于节点之间的通信,如搭建集群、增减节点、故障转移等操作时节点间的通信;不要使用客户端连接集群接口。为了保证集群可以正常工作,在配置防火墙时,要同时开启普通端口和集群端口
Gossip协议
在节点数量有限的网络中,每个节点都“随机”的与部分节点通信(并不是真正的随机,而是根据特定的规则选择通信的节点),经过一番杂乱无章的通信,每个节点的状态很快会达到一致。Gossip协议的优点有负载(比广播)低、去中心化、容错性高(因为通信有冗余)等;缺点主要是集群的收敛速度慢
消息类型
MEET消息:在节点握手阶段,当节点收到客户端的CLUSTER MEET命令时,会向新加入的节点发送MEET消息,请求新节点加入到当前集群;新节点收到MEET消息后会回复一个PONG消息
PING消息:集群里每个节点每秒钟会选择部分节点发送PING消息,接收者收到消息后会回复一个PONG消息。PING消息的内容是自身节点和部分其他节点的状态信息;作用是彼此交换信息,以及检测节点是否在线。PING消息使用Gossip协议发送,接收节点的选择兼顾了收敛速度和带宽成本,具体规则如下:(1)随机找5个节点,在其中选择最久没有通信的1个节点(2)扫描节点列表,选择最近一次收到PONG消息时间大于cluster_node_timeout/2的所有节点,防止这些节点长时间未更新
PONG消息:PONG消息封装了自身状态数据。可以分为两种:第一种是在接到MEET/PING消息后回复的PONG消息;第二种是指节点向集群广播PONG消息,这样其他节点可以获知该节点的最新信息,例如故障恢复后新的主节点会广播PONG消息
FAIL消息: 当一个主节点判断另一个主节点进入FAIL状态时,会向集群广播这一FAIL消息;接收节点会将这一FAIL消息保存起来,便于后续的判断
PUBLISH消息:节点收到PUBLISH命令后,会先执行该命令,然后向集群广播这一消息,接收节点也会执行该PUBLISH命令
集群伸缩
实践中常常需要对集群进行伸缩,如访问量增大时的扩容操作。Redis集群可以在不影响对外服务的情况下实现伸缩;伸缩的核心是槽迁移:修改槽与节点的对应关系,实现槽(即数据)在节点之间的移动。
增加节点
- 启动节点
- 节点握手
- 迁移槽
- 指定主从关系
减少节点
- 迁移槽
- 下线节点
ASK错误
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/759061/202004/759061-20200413043455300-1874933465.png)
客户端收到ASK错误后,从中读取目标节点的地址信息,并向目标节点重新发送请求,就像收到MOVED错误时一样。但是二者有很大区别:ASK错误说明数据正在迁移,不知道何时迁移完成,因此重定向是临时的,SMART客户端不会刷新slots缓存;MOVED错误重定向则是(相对)永久的,SMART客户端会刷新slots缓存