Redis集群明细文档

Redis目前版本是没有提供集群功能的，如果要实现多台Redis同时提供服务只能通过客户端自身去实现(Memchached也是客户端实现分布式

Redis目前版本是没有提供集群功能的，如果要实现多台Redis同时提供服务只能通过客户端自身去实现(Memchached也是客户端实现分布式)。目前根据文档已经看到Redis正在开发集群功能，其中一部分已经开发完成，但是具体什么时候可以用上，还不得而知。文档来源：

一、介绍

　　该文档是开发之中的redis集群实现细节。该文档分成两个部分，第一部分为在redis非稳定版本代码分支上已经实现的，另外一部分为还需要去实现的。在未来若集群实现设计变更这些都可能被修改，但是相对来说，未实现的部分相较于已经实现的部分被修改的可能性更大些。该文档包括了实现客户端需要的各种细节，但是客户端作者需要注意这些细节都有可能被修改。

二、什么是Redis集群

　　集群是独立服务器关于分布式与容错实现的一个子集。在集群之中没有中心节点与代理节点，设计的主要目的之一就是线性可伸缩的扩展（即随意增删节点）。集群为了保证数据的一致性而牺牲容错性，所以当网络故障和节点发生故障时这个系统会尽力去保证数据的一致性和有效性。（这里我们认为节点故障是网络故障的一种特殊情况）

为了解决单点故障的问题，我们同时需要masters 和 slaves。 即使主节点(master)和从节点(slave)在功能上是一致的，甚至说他们部署在同一台服务器上，，从节点也仅用以替代故障的主节点（即备节点不会被使用除非主节点发生故障而用来代替主节点）。 实际上应该说 如果对从节点没有read-after-write（写并立即读取数据 以免在数据同步过程中无法获取数据）的需求，那么从节点仅接受只读操作。

三、已经实现的子集

　　集群实现了在非分布式版本上的所有单个命令。复杂多命令操作例如集合sets的交集并集还没有实现。通常情况下理论上对于不在同一个节点上的操作不会被实现。

将来可能增加一种叫"Computation Node"的新节点类型（计算节点），这种节点主要用来处理在集群中multi-key的只读操作。但是对于multi-key的只读操作不会以集群传输到Computation Node节点再进行计算的方式实现。

(有点绕啊，看英文吧：In the future it is possible that using the MIGRATE COPY command users will be able to use Computation Nodes to perform multi-key read only operations in the cluster, but it is not likely that the Redis Cluster itself will be able to perform complex multi key operations implementing some kind of transparent way to move keys around.)

　　集群中的节点不像独立服务器那样支持多个数据库，将会只有数据库0，并且不支持select命令。

四、集群协议中的客户端与服务器角色

　　在集群中的节点，负责存储数据，了解集群的状态以及包括把数据key映射到对应的节点。集群中的任何一个节点都能够自动发现其他节点和检测到故障的节点，并且在必要是时候执行备节点提升为主节点的操作。

　　集群节点使用TCP bus（连接总线）和二进制协议进行互联并对任务进行分派。即每一个节点都使用TCP bus连接到集群中的其他节点。各节点使用gossip 协议发送消息：

1）传播消息（propagate information）以发现新节点，

2）发送ping packets给集群其他节点以检测其他节点是否工作正常，

3）发送集群消息需要特定的信号条件

集群连接总线也可以是在各个节点间传播PUB/SUB消息。

　 当集群中的节点不能满足客户端的请求时，可能会使用errors -MOVED and -ASK命令来告知重定向到可用节点。理论上客户端允许向集群中的任意节点发送请求并在必要时会得到重定向应答，即客户端不必关心集群的状态。然而客户端可以缓存数据keys与节点的映射关系以改免去服务器端再进行重定向，这在一定程度上可以提高性能。

五、关键字分布式模型

　　key空间被分割成16384 个slots（节点），实际上集群最大节点数为16384 个。然后建议的最大值为小几百个节点。所有的主节点将处理4096个百分比的slot。当集群稳定时（即没有正在转移某个slot到另外一个节点），则某个slot必定只被某个节点处理，然后某个节点可以同时处理多个槽。

effectively setting an upper limit for the cluster size of 16384 nodes (however the suggested max size of nodes is in the order of ~ 1000 nodes).

　　映射键值到指定槽值的算法如下：

　　HASH_SLOT = CRC16(key) mod 4096

　　在该文档的附注1之中有CRC16算法介绍。

　　使用12满分的CRC16的16位输出，在我们的测试之中CRC16能够很好的将各种类型的key映射到4096的空间之中。

六、集群节点的属性

　　在集群中的每个节点都有其在集群中唯一的ID，其ID为160比特随机数的十六进制表示。节点首次启动时即获取ID，节点将获取其ID并保存在其配置文件之中，并且将一直使用该ID，直到该配置文件被系统管理员删除。

　　节点的ID作为集群中的节点识别，一个节点可能修改IP或地址但是不必须修改节点名称。集群也能够检测到节点IP、PORT的变化然后通过连接总线发送变更的协议通知。

　　每个节点都有一些相关的信息，被其他节点所知道：

　　1）该节点的IP地址与端口

　　2）一些标志位

　　3）该节点服务的key-slot

　　4）最后一次通过集群连接总线发送ping的时间

　　5）最后一次收到pong的时间

　　6）该节点的备份节点数

　　7）如果其为备份节点，则其主节点的ID（若该节点为主节点则该值为0000000

　　通过CLUSTER NODES命令可以获取该集群中的所有节点信息，包括主节点与备份节点。

　　如下为一个示例：

　　$ redis-cli cluster nodes

　　d1861060fe6a534d42d8a19aeb36600e18785e04 :0 myself - 0 1318428930 connected 0-1364

　　3886e65cc906bfd9b1f7e7bde468726a052d1dae 127.0.0.1:6380 master - 1318428930 1318428931 　　connected 1365-2729

　　d289c575dcbc4bdd2931585fd4339089e461a27d 127.0.0.1:6381 master - 1318428931 1318428931 　　connected 2730-4095

　　上述显示各项信息依次为：ID、IP：PORT、 FLAGS、最近发送PING的时间，最近接受到PONG时间、连接状态、slots

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