Redis集群（二）发送命令和故障转移

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发送命令

在上一篇文章中，已经将 16384 个槽都进行了指派之后，集群已经进入上线状态

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127.0.0.1:7000> cluster info
// 集群状态：OK表示上线
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:3
cluster_size:3
cluster_current_epoch:3
cluster_my_epoch:1
···

现在客户端就可以向集群中的节点发送命令了。

当客户端向节点发送与数据库键有关的命令时，接收命令的节点会计算出命令要处理的数据库键属于哪个槽，并检查这个槽是否指派给了自己：

  • 如果键所在的槽刚好指派给当前节点，那么节点就回直接执行这个命令。
  • 如果不在当前节点，那么节点会向客户端返回一个 MOVED 错误，指引客户端转向(redirect)至正确的节点，并再次发送之前想要执行的命令。

计算键属于哪个槽

CLUSTER KEYSLOT <key>

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2
127.0.0.1:7000> cluster keyslot "date"
(integer) 2022

说明”date”键会分配在 2022 这个槽。

当节点计算出键所属的槽 i 后，节点就回检查自己在 clusterState.slots 数组中的项 i，判断键是否由自己负责。

MOVED 错误

当节点发现键所在的槽并非自己负责处理的时候，节点就会向客户端返回一个 MOVED 错误，指引客户端转向至正在负责槽的节点。

节点数据库的实现

集群节点保存键值对以及键值对过期时间的方式与单机Redis服务器一样，它们两者只有一个区别，节点只能使用 0 号数据库，而单机 Redis 服务器没有这一限制。

重新分片

Redis 集群的重新分片操作可以将任意数量已经指派给某个节点（源节点）的槽改为指派给另一个节点（目标节点），并且相关槽所属的键值对也会从源节点被移动到目标节点。

在重新分片过程，集群不需要下线，并且源节点和目标节点都可以继续进行命令请求。

这时需要 Redis 的集群管理软件 redis-trib 负责执行，Redis提供了进行重新分片所需的所有命令，而 redis-trib 则通过向源节点和目标节点发送命令来进行重新分片操作。

ASK 错误

在进行重新分片过程中，源节点向目标节点迁移一个槽的过程中，可能会出现这种情况：属于被迁移槽的一部分键值对保存在源节点里面，而另一部分键值对则保存在目标节点里面。

当客户端向源节点发送一个与数据库键有关的命令，并且命令要处理的数据库键就在正在被迁移的槽时：

  • 源节点会先在自己的数据库里面查找指定的键，如果找到就回执行命令
  • 相反地，没有找到，这个键可能被迁移到目标节点，源节点将想客户端返回一个 ASK 错误，指引客户端转向正在导入槽的目标节点，并再次发送之前想要执行的命令。

ASK 错误和 MOVED 错误的区别：

  • MOVED 错误代表槽的负责权已经从一个节点转移到了另一个节点：在客户端收到关于槽 i 的 MOVED 错误之后，客户端每次遇到关于槽i的命令请求时，都可以直接将命令请求发送至 MOVED 错误所指向的节点，因为该节点就是目前负责槽i的节点。

  • ASK 错误只是两个节点在迁移槽的过程中使用的一种临时措施：在客户端收到槽 i 的 ASK 错误之后，客户端只会在接下来的一次命令请求中将关于槽 i 的命令请求发送至 ASK 错误所指示的节点，但这种转向不会对客户端今后发送关于槽i的命令请求产生任何影响，客户端仍然会将关于槽i的命令请求发送至目前负责处理槽 i 的节点，除非 ASK 错误再次出现

复制与故障转移

Redis 集群中的节点分为主节点（Master）和从节点（slave），其中主节点负责处理槽，而从节点则用于负责某个主节点，并在被复制的主节点下线时，代替下线主节点继续处理命令请求。

个人感觉与单机版时的主从配置很相似，多了一步，就是主节点挂了之后，从节点继承负责处理槽的职责。

集群中设置从节点

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CLUSTER REPLICATE <node_id>

可以让接收命令的节点成为node_id所指定节点的从节点，并开始对主机进行复制。

故障检测

集群中每个节点都会定期地想几区中的其他节点发送 PING 消息，以此来检测对方是否在线，如果接收 PING 消息的节点没有在规定时间内回复 PONG 消息，那么发送 PING 消息的节点就会将接收 PING 消息的节点标记为疑似下线（probable fail, PFAIL)。

在一个集群中，超过半数以上负责处理槽的主节点都将这个主节点x报告为疑似下线，那么这个主节点 x 将被标记为以下线（FAIL），并向集群广播一条关于主节点x的FAIL消息。

故障转移

主节点下线后，从节点将开始对下线主节点进行故障转移，有以下几个步骤：

  • 从从节点中选出新的主节点
  • 被选中的从节点会执行 SLAVEOF no one 命令，成为新的主节点
  • 新的主节点会撤销所有对已下线主节点的槽指派，并将这些槽全部指派给自己
  • 新的主节点像集群广播PONG消息，让其它节点了解这个节点已经成为新的主节点，接管原本已下线节点负责处理的槽
  • 新的主节点开始接受和自己负责处理的槽有关的命令请求，故障转移完成。

小结

Redis 集群的坑只填了一点，还有关于 Redis 消息的没填，这个先留着吧，先去写论文。之后开始撸 NIO 还是SPRING呢，日常纠结😖