redis入门指南（六）—— 集群

写在前面

配置集群

　　1、配置集群，集群解决了单点故障以及单台机器内存上限的问题，使用集群时，只需要将配置文件中的参数cluster-enabled打开即可，集群中至少有三个主库才可以运行，当启动若干个redis-server后，此时每个节点都是独立的，想要初始化集群，redis源码中提供了一个使用ruby语言编写的工具，redis-trib.rb来辅助初始化集群。

　　2、使用redis-trib.rb初始化集群，只需要执行：

redis-trib.rb create --replicas n [ip:port ...]

　　create 表示初始化集群，--replicas n表示每个主库拥有的从库数量，执行命令后，会输出一系列信息，包含节点的启动信息（是否启动成功），以及主从信息，如果觉得没问题，输入yes来开始创建。

　　3、redis-trib.rb会像客户端一样尝试PING每个节点，如果PING失败则集群启动失败，之后会发送INFO命令获取每个节点的runid以及是否开启了集群；以上就绪后，会向每一个节点发送CLUSTER MEET ip port命令，用来告诉当前节点指定ip和port上运行的节点也是集群的一部分；接着开始分配主从数据库，redis-trib.rb会尽量使得主从库不在同意IP上，以保证容灾能力；然后为每一个主库分配插槽（用来分配哪些键由哪个库存储），最后向每个要成为从库的节点发送CLUSTER REPLICATE 主库runid命令，来将该节点转换成从库并复制指定运行id的节点，至此集群初始化完毕。

　　4、集群初始化完毕后可以使用redis-cli连接任意节点即可获取整个集群的信息（使用CLUSTER NODES命令），也可以尝试使用redis-cli初始化一次集群。

增加节点

　　5、向集群中增加节点

　　　　CLUSTER MEET ip port

　　　　增加节点时，只需要使用客户端向新增节点发送该命令；ip 和 port 分别是集群中已有的某个节点的ip和port。

　　6、新增节点你会向集群中的节点进行握手，握手成功后新节点将被认作集群的一员，被握手的节点会使用Gossip协议通知集群中的其他节点关于新增节点的信息。

插槽

　　7、redis使用CRC16算法将每个键的有效部分计算出散列值对16384取余，使得每个键都可以分配至16384个插槽中；键名的有效部分有以下规则：

　　　　a、当键名包含{符号，且在其后存在}符号，并且两者之间至少有一个字符，那有效部分指的是{和}之间的内容。

　　　　b、如果不满足上一条，整个键名都是有效部分。

　　8、在使用工具redis-trib.rb初始化集群时，每个节点会被分配到连续的插槽，但redis并没有这个限制，可以将任意几个插槽交给特定的节点负责。

　　9、查看插槽的分配情况

　　　　CLUSTER SLOTS

　　　　返回信息的数量会是多条，每条信息中包含槽的开始和结束号码以及主从信息。

　　10、分配未被分配的插槽

　　　　CLUSTER ADDSLOTS slots [slots ...]

　　　　若分配了已经分配出去的插槽，则会返回错误。

　　11、若要移动插槽给另外的节点，也可以使用redis-trib.rb工具：

redis-trib.rb reshared ip port

　　reshared告诉redis-trib.rb要重新分片，ip和port是集群中任意节点的地址和端口；之后redis-trib.rb会询问要迁移多少个插槽，要把插槽迁移到哪个节点（通过运行id确定节点）要从哪个节点移出插槽，最后输入done即可。

　　12、若不借助redis-trib.rb移动插槽，可以使用如下命令：

　　　　CLUSTER SETSLOT 插槽号 NODE 新节点的运行id

　　　　但使用该命令的前提是，插槽中没有键，因为该命令只会迁移插槽，不会迁移键，使用如下命令获取插槽中的键：

　　　　CLUSTER GETKEYSINSLOT 插槽号 要返回的键的数量

　　　　之后对每个键进行迁移，命令如下：

　　　　MIGRATE 目标节点地址 目标节点端口 键名 数据库号码 超时时间 [copy] [replace]

　　　　copy选项表示不从当前库中删除，而是复制一份副本，replace表示如果存在相同键名则覆盖，数据库号码始终是0。

　　13、以上的方法仍然会造成数据临时丢失，redis提供了如下两个命令来实现集群不下线的情况下迁移数据：

　　　　CLUSTER SETSLOT 插槽号 MIGRATING 新节点runid 

　　　　CLUSTER SETSLOT 插槽号 IMPORTING 原节点runid

　　　　redis-trib.rb工具在迁移时就会先执行上面两条命令，用来解决临时丢失问题，之后获取插槽中存储的键，一一迁移，最后迁移插槽。

　　14、执行上面的前两个命令后，当客户端向原节点要迁移的插槽请求一个键时，若该键未被迁移，则直接返回，若已迁移，返回ASK跳转命令告诉客户端新的节点，客户端会先向新节点发送ASKING命令，之后重新执行最初的请求键的命令；相反，如果客户端向新节点请求了一个正在迁移的插槽中的键，如果前面执行过ASKING命令则直接返回，如果没有执行过则返回MOVE跳转命令，重新告诉客户端到原节点去请求键。

获取与插槽对应的节点

　　15、对于指定的键，会根据CRC16算法分配到对应的插槽，那么如何获知插槽所在的节点，当客户端请求一个不在当前节点负责的插槽中的键时，redis会返回MOVE重定向指令：

　　　　MOVE slot ip port

　　　　包含对应键所在的插槽号和该插槽所在的节点的地址和端口，客户端收到MOVE指令后，再到对应节点请求键。

　　16、一些语言的redis库支持MOVE请求，此时对开发者而言这是透明的，使用-c参数启动redis-cli则会以集群模式启动，也支持自动重定向；为解决由于重定向导致的多次的网络请求，客户端应缓存插槽的路由信息，以达到与单机同样的性能。

故障恢复

　　17、集群中每个几点会每秒挑选另外五个节点，对其中最久没有相应的节点发送PING，如果一定时间没有回复，发起PING的节点就会认为其疑似下线，与哨兵的主观下线类似。

　　18、一旦节点A认为B疑似下线，就会在集群中传递这个消息，当某一节点收到半数以上认为B下线的消息，就会向集群中传播B已下线的消息。

　　19、当集群中有主库下线，则会导致一部分插槽无法写入，这时如果主库拥有至少一个从库，集群就会进行故障恢复将一个从库转变为主库；选择哪个主库，与选择领头哨兵的过程一致，都基于RAFT算法。

　　20、如果至少负责一个插槽且没有从库的主库下线，集群默认进入下线状态无法工作，可通过修改配置参数cluster-require-full-coverage为yes来使其在这种情况仍可以工作。

集群的一些限制

　　21、当涉及多键命令时，如果想关键不在同一个节点，则会执行出错，可以利用键名的有效部份这一特点，将要操作的多键的键名使用{}改造，保证其在同一节点。

　　22、集群中的每个节只能使用0号数据库。