Redis集群技术架构

原文链接：http://blog.csdn.net/xyang81/article/details/51898465

1、无中心化

• Redis Cluster采用无中心架构，每个节点都保存数据和整个集群的节点状态
• 每个节点都和集群中的其它节点保持连接
• 使用gossip协议传播信息以及发现新的节点
• 节点不作为client请求的代理，client应该根据节点返回的错误信息重定向到目标client

2、数据分布（slot）

Redis预设16384个slot（槽），集群中的每个master节点负责分管一部份slot，保存数据时，根据CRC16(key) mod 16384的值，决定将一个key放到哪个槽中，从而定位由哪个redis实例存储。当发生Redis节点增减时，调整桶的分布即可，实现了集群的动态扩容功能。同时也间接的说明redis集群最多只能有16384个节点。 
例如：假设Redis集群有三个节点A/B/C，在开始创建的时候，集群中节点槽的分配如下： 
Node A 分管slot的编号为：0 ~ 5460 
Node B 分管slot的编号为：5461 ~ 10922 
Node C 分管slot的编号为：10923 ~ 16383 
当添加一个新的master节点D，假设为它分配900个slot，你可以从节点ABC三中各取300个分配给D，也可指定从A或B或C中移出900个slot分配给D，或选其中几个节点中各取一部份凑够900个分配给D即可。同样的，如果要将D节点移除，需要先将D节点分管的slot全部分配到其它master节点后才能移除，否则有无效的slot，集群将无法服务。

3、可用性：Master-Slave

• 为了保证服务的可用性，Redis Cluster采取的方案是Master-Slave机制
• 每个Redis Master Node可以有一个或者多个Slave Node。当Master Node挂掉时，会从Slave Node中选一个新的Master
• 每个Master Node都负责分管一定范围的slot，当这些slot对应的Master和Slave都挂掉时，这部份slot对应的数据将不可用
• 16384个slot必须被全部分配，否则集群将不可用。通过cluster info查看集群状态可以得知。

4、写

Redis Cluster采用异步复制机制 
一个完整的写操作步聚： 
1. client写数据到master 
2. master回复client “OK” 
3. master将数据传播更新到slave

存在数据丢失的风险： 
1. 上述步聚1)和2)成功后，如果此时master crash，而数据还没有传播到slave。此时slave选主为master，但那部份数据可能就被丢失了。 
2. 由于分区导致同时存在两个master，client向旧的master写入了数据 
当然，由于Redis Cluster存在超时及故障恢复机制，第2个风险基本上可以忽略不计

5、数据迁移

Redis Cluster支持在线增、减节点。基于slot的数据分布方式大大降低了迁移成本，只需将数据slot从一个redis node迁移到另一个redis node即可完成迁移工作 。

当slot从一个Node A向另一个Node B迁移时，Node A和Node B都会有这个slot，Node A上slot的状态设置为MIGRATING，Node B上的状态被设置为IMPORTING。此时当客户端请求时，所有key在Node A上的请求都由A来处理，所有不在A上的key都由Node B来处理。同时，Node A上将不会创建新的key。

6、客户端操作的一些缺陷

• 不支持多数据库，默认只有一个0号db，select 0
• cluster环境下slave默认不接受任何读写操作，在slave执行readonly命令后，可执行读操作。执行readwrite命令后，可执行读写操作。
• client端不支持多key操作(mget,mset等)，但当keys集合对应的slot相同时支持mget操作。参考：hash_tag