Redis Cluster

如题所述

第1个回答  2022-07-29

​ Redis Cluster 集群分区方案采用去中心化的方式,包括:sharding(分区)、replication(复制)、failover(故障转移)

​ Redis Cluster 由多个Redis节点组构成,是一个P2P(point to point)无中心节点的集群架构,依靠Gossip协议传播集群

Gossip协议是一个通信协议,一种传播消息的方式。

起源于:病毒传播

Gossip协议基本思想:

一个节点周期性(每秒)随机选择一些节点,并把信息传递给这些节点。

这些收到信息的节点接下来会做同样的事情,即把这些信息传递给其他一些随机选择的节点。

信息会周期性的传递给N个目标节点。这个N被称为 fanout (扇出)

gossip协议包含多种消息,包括meet、ping、pong、fail、publish等等

通过gossip协议,cluster可以提供集群间状态同步更新、选举自助failover等重要的集群功能。

redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]个 slot 上,基本上采用平均分配和连续分配的方式。

比如上图中有5个节点,这样在 Redis Cluster 创建时,slot槽可按下表分配

cluster 负责维护节点和slot槽的对应关系 value------>slot-------->节点

当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时,redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果,然后把
结果对 16384 求余数,这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽,redis 会根据节点
数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点。

比如:
set name zhangsan
hash("name")采用crc16算法,得到值:1324203551%16384=15903
根据上表15903在13088-16383之间,所以name被存储在Redis5节点。
slot槽必须在节点上连续分配,如果出现不连续的情况,则RedisCluster不能工作。

redis版本说明

redis.5.0.5

服务器说明

启动 7001、7002、7003、7011、7012、7013

配置启动脚本

三主三从

客户端连接集群

-c 以集群方式连接

扩容节点数据必须为空

启动 7004、7014

将 7004、7014 添加到集群

只能删除数据为空的节点

集群中的每个节点都会定期地(每秒)向集群中的其他节点发送PIN

如果在一定时间内(cluster-node-timeout),发送ping的节点A没有收到某节点B的pong回应,则A将B
标识为pfail。

A在后续发送ping时,会带上B的pfail信息, 通知给其他节点。

如果B被标记为pfail的个数大于集群主节点个数的一半(N/2 + 1)时,B会被标记为fail,A向整个集群
广播,该节点已经下线

其他节点收到广播,标记B为fail。

采用 raft 协议

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。

slave 通过向其他master发送FAILVOER_AUTH_REQUEST 消息发起竞选,

master 收到后回复FAILOVER_AUTH_ACK 消息告知是否同意。

slave 发送FAILOVER_AUTH_REQUEST 前会将currentEpoch 自增,并将最新的Epoch 带入到

FAILOVER_AUTH_REQUEST 消息中,如果自己未投过票,则回复同意,否则回复拒绝。

所有的 Master 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。

RedisCluster失效的判定

1、集群中半数以上的主节点都宕机(无法投票)

2、宕机的主节点的从节点也宕机了(slot槽分配不连续)

当slave 收到过半的master 同意时,会成为新的master。此时会以最新的Epoch 通过PONG 消息广播
自己成为master,让Cluster 的其他节点尽快的更新拓扑结构(node.conf)。

自动切换

就是上面讲的从节点选举

手动切换

人工故障切换是预期的操作,而非发生了真正的故障,目的是以一种安全的方式(数据无丢失)将当前
master节点和其中一个slave节点(执行cluster-failover的节点)交换角色

1、向从节点发送cluster failover 命令(slaveof no one)
2、从节点告知其主节点要进行手动切换(CLUSTERMSG_TYPE_MFSTART)
3、主节点会阻塞所有客户端命令的执行(10s)
4、从节点从主节点的ping包中获得主节点的复制偏移量
5、从节点复制达到偏移量,发起选举、统计选票、赢得选举、升级为主节点并更新配置
6、切换完成后,原主节点向所有客户端发送moved指令重定向到新的主节点

以上是在主节点在线情况下。

如果主节点下线了,则采用cluster failover force或cluster failover takeover 进行强制切换。

我们知道在一主一从的情况下,如果主从同时挂了,那整个集群就挂了。
为了避免这种情况我们可以做一主多从,但这样成本就增加了。
Redis提供了一种方法叫副本漂移,这种方法既能提高集群的可靠性又不用增加太多的从机。

Master1宕机,则Slaver11提升为新的Master1
集群检测到新的Master1是单点的(无从机)
集群从拥有最多的从机的节点组(Master3)中,选择节点名称字母顺序最小的从机(Slaver31)漂移
到单点的主从节点组(Master1)。

具体流程如下(以上图为例):
1、将Slaver31的从机记录从Master3中删除
2、将Slaver31的的主机改为Master1
3、在Master1中添加Slaver31为从节点
4、将Slaver31的复制源改为Master1
5、通过ping包将信息同步到集群的其他节点

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