redis cluster
- 支撐N哥redis master node股冗，每個master node都可以掛載多個slave node葛闷。
- 讀寫分離的架構(gòu)憋槐，對于每個master來說，寫就寫在master淑趾，然后讀就叢master對應(yīng)的slave去讀阳仔。
- 高可用，因為每個master都有slave節(jié)點扣泊，那么如果master掛掉近范，redis cluster這套機制，就會自動將某個slave切換成master延蟹。
redis cluster 與replication + sentinal
如果數(shù)據(jù)量少评矩，主要承載高并發(fā)高性能的場景，比如緩存一般幾個G阱飘，單機足夠斥杜。
redis cluster,主要針對海量數(shù)據(jù)+高并發(fā)+高可用的場景。
分布式數(shù)據(jù)存儲的核心算法
hash算法 -> 一致性hash算法 -> redis cluster的hash slot算法沥匈。
hash slot算法：
redis cluster有固定的16384個hash slot蔗喂，對每個key計算CRC16值，然后對16384取模高帖，可以獲取key對應(yīng)的hash slot弱恒。
redis cluster中每個master都會持有部分slot
hash slot讓node的增加和移除很簡單，增加一個master棋恼，就將其他master的hash slot移動部分過去返弹，減少一個master，就將它的hash slot移動到其他master上
redis cluster 節(jié)點間采用gossip協(xié)議進行通信
跟集中式的不同爪飘，不是將集群元數(shù)據(jù)（節(jié)點信息义起，故障，等等）集中存儲在某個節(jié)點上师崎，而是相互不斷的通信默终，保持整個集群所有節(jié)點的數(shù)據(jù)是完整的。
集中式：
- 優(yōu)點：元數(shù)據(jù)的更新和讀取犁罩，時效性非常好齐蔽，一旦元數(shù)據(jù)出現(xiàn)了更新，立即就更新到集中式的存儲中床估，其他節(jié)點讀取的時候立即就可以感知到含滴。
- 缺點：所有元數(shù)據(jù)更新壓力放在一個地方，可能會導(dǎo)致元數(shù)據(jù)的存儲有壓力丐巫。
gossip：
- 優(yōu)點：元數(shù)據(jù)的更新比較分散谈况，不是集中在一個地方勺美，更新請求會陸陸續(xù)續(xù)，打到所有的節(jié)點上去更新碑韵，有一定的延遲赡茸，降低了壓力。
- 缺點：元數(shù)據(jù)更新有一定延時祝闻，可能導(dǎo)致集群的一些操作會有滯后占卧。
gossip協(xié)議
gossip協(xié)議包括多種消息，包括ping,pong,meet,fail等等联喘。
meet：
某個節(jié)點發(fā)送meet給新加入的節(jié)點屉栓，讓新節(jié)點加入集群種，然后新節(jié)點就會開始與其他節(jié)點進行通信耸袜。
其實內(nèi)部就是發(fā)送了一個gossip meet消息友多，給新加入的節(jié)點，通知那個節(jié)點去加入到我們的集群
ping:
每個節(jié)點都會頻繁給其他節(jié)點發(fā)送ping堤框，其中包括自己的狀態(tài)還有自己維護的集群元數(shù)據(jù)域滥，互相通過ping交換元數(shù)據(jù)。
pong:
返回ping和meet蜈抓，包含自己的狀態(tài)和其他信息启绰，也可以用于信息廣播和更新。
fail：
某個節(jié)點判斷另一個節(jié)點fail之后沟使，就會發(fā)送fail給其他節(jié)點委可，通知其他節(jié)點，指定節(jié)點宕機了腊嗡。
ping消息深入：
ping很頻繁着倾，而且要攜帶一些元數(shù)據(jù)，所以可能會加重網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)燕少，每個節(jié)點每秒會執(zhí)行10次ping卡者，每次會選擇5個最久沒有通信的其他節(jié)點。
當(dāng)然如果發(fā)現(xiàn)某個節(jié)點通信延遲達到cluster_node_timeout /2客们，那么立即發(fā)送ping崇决，避免數(shù)據(jù)交換延時過長，落后時間太長底挫。
比如恒傻，兩個節(jié)點之間都10分鐘沒有交換數(shù)據(jù)了，那么整個集群處于嚴重的元數(shù)據(jù)不一致情況建邓，就會有問題盈厘。
所以cluster_node_timeout可以調(diào)節(jié)，比如調(diào)節(jié)比較大涝缝，那么會降低發(fā)送的頻率扑庞。
每次ping譬重，一個是帶上自己節(jié)點的信息拒逮，還有就是帶上1/10其他節(jié)點的信息罐氨，發(fā)送出去，進行數(shù)據(jù)交換滩援，至少包含3個其他節(jié)點信息栅隐，最多包含總節(jié)點-2個其他節(jié)點信息。
面向集群的jedis內(nèi)部實現(xiàn)原理
開發(fā)玩徊，jedis redis的java client客戶端租悄，redis cluster，jedis cluster api恩袱，jedis cluster api與redis cluster集群交互的一些基本原理泣棋。
基于重定向的客戶端 redis-cli -c，自動重定向
- 請求重定向
客戶端可能會挑選任意一個redis實例去發(fā)送命令畔塔，每個redis實例接收到命令潭辈，會計算key對應(yīng)的hash slot，如果在本地就在本地處理澈吨，否則返回moved給客戶端把敢，讓客戶端進行重定向。
cluster keyslot mykey谅辣，可以查看一個key對應(yīng)的hash slot是什么修赞，用redis-cli時候，可以加入-c參數(shù)桑阶，支持自動請求重定向柏副，redis-cli接收到moved之后，會自動重定向到對應(yīng)的節(jié)點執(zhí)行命令蚣录。 - 計算hash slot
計算hash slot算法搓扯，就是根據(jù)key計算CRC16的值，然后對16384取模包归，拿到對應(yīng)的hash slot锨推，用hash tag可以手動指定key對應(yīng)的slot，同一個hash tag下的key公壤，都會在一個hash slot中换可。 - hash slot查找
節(jié)點間通過gossip協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，就知道每個hash slot在哪個節(jié)點上厦幅。
smart jedis
- 什么是smart jedis
基于重定向的客戶端沾鳄，很消耗網(wǎng)絡(luò)io，因為大部分情況确憨，可能都會出現(xiàn)一次重定向請求译荞，才能找到正確的節(jié)點瓤的。所以大部分的客戶端，比如java redis客戶端吞歼，就是jedis 圈膏，都是smart的，本地維護一份hashslot ->node的映射表篙骡，緩存稽坤，大部分情況下，直接走本地緩存就可以找到hashslot->node糯俗，不需要通過節(jié)點進行moved重定向尿褪。 - jedisCluster的工作原理
在jedsicluster初始化的時候，就會隨機選擇一個node得湘，初始化hashslot->node映射表杖玲，同時為每個節(jié)點創(chuàng)建一個jedispool連接池，每次基于jedisCluster執(zhí)行操作的時候淘正，首先JedisCluster都會在本地計算Key的hashSlot摆马，然后再本地映射表找到對應(yīng)節(jié)點。
如果那個node正好還是持有那個hashslot跪帝，那么就ok; 如果說進行了reshard這樣的操作今膊，可能hashslot已經(jīng)不在那個node上了，就會返回moved伞剑。
如果JedisCluter API發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的節(jié)點返回moved斑唬，那么利用該節(jié)點的元數(shù)據(jù)，更新本地的hashslot -> node映射表緩存
重復(fù)上面幾個步驟黎泣，直到找到對應(yīng)的節(jié)點恕刘，如果重試超過5次，那么就報錯抒倚，JedisClusterMaxRedirectionException褐着。 - hashslot遷移和重定向
如果hash slot正在遷移，那么會返回ask重定向給jedis
jedis接收到ask重定向之后托呕，會重新定位到目標節(jié)點去執(zhí)行含蓉，但是因為ask發(fā)生在hash slot遷移過程中，所以jediscluster API收到ask就不會更新hashslot本地緩存项郊。
已經(jīng)確保hashslot已經(jīng)遷移完了馅扣，moved是會更新本地hashslot->node映射表緩存的。
高可用性與主備切換
redis cluster的高可用的原理着降，幾乎跟哨兵是類似的
- 判斷節(jié)點宕機
如果一個節(jié)點認為另外一個節(jié)點宕機差油，那么就是pfail，主觀宕機
如果多個節(jié)點都認為另外一個節(jié)點宕機了任洞，那么就是fail蓄喇，客觀宕機发侵，跟哨兵的原理幾乎一樣，sdown妆偏，odown
在cluster-node-timeout內(nèi)刃鳄，某個節(jié)點一直沒有返回pong，那么就被認為pfail
如果一個節(jié)點認為某個節(jié)點pfail了楼眷，那么會在gossip ping消息中铲汪，ping給其他節(jié)點熊尉，如果超過半數(shù)的節(jié)點都認為pfail了罐柳，那么就會變成fail - 從節(jié)點過濾
對宕機的master node，從其所有的slave node中狰住，選擇一個切換成master node
檢查每個slave node與master node斷開連接的時間张吉，如果超過了cluster-node-timeout * cluster-slave-validity-factor，那么就沒有資格切換成master
這個也是跟哨兵是一樣的催植，從節(jié)點超時過濾的步驟 - 從節(jié)點選舉
哨兵：對所有從節(jié)點進行排序肮蛹，slave priority，offset创南，run id
每個從節(jié)點伦忠，都根據(jù)自己對master復(fù)制數(shù)據(jù)的offset，來設(shè)置一個選舉時間稿辙，offset越大（復(fù)制數(shù)據(jù)越多）的從節(jié)點昆码，選舉時間越靠前，優(yōu)先進行選舉
所有的master node開始slave選舉投票邻储，給要進行選舉的slave進行投票赋咽，如果大部分master node（N/2 + 1）都投票給了某個從節(jié)點，那么選舉通過吨娜，那個從節(jié)點可以切換成master
從節(jié)點執(zhí)行主備切換脓匿，從節(jié)點切換為主節(jié)點 - 與哨兵比較
整個流程跟哨兵相比，非常類似宦赠，所以說，redis cluster功能強大勾扭，直接集成了replication和sentinal的功能
