Redis 集群架构

小咪咪 2021-08-30 16:37 490阅读 0赞

### Redis Cluster ###

*  1. 哨兵架构的局限性
 *  2. Redis 集群架构
 *  3. 槽指派
 *  4. 在集群中执行命令
 *   *  4.1 计算键属于哪个槽

# 1. 哨兵架构的局限性 #

在哨兵架构中，虽然我们可以利用哨兵在主服务器宕机时，快速、自动地选择一个新的主服务器，但是在选择的这段时间依然无法进行写操作。

同时，如果我们想使`Redis`的存储能力达到`1T`，那么主从架构是无法达到的。我所见过的计算机内存最大为 `64G`，和 `1T`相差甚远。

由此，便产生了`Redis`的集群架构。

# 2. Redis 集群架构 #

`Redis`的集群架构图如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70]

`Redis`的集群是`Redis`提供的分布式数据库方案，集群通过分片来进行数据共享，并提供复制和故障转移功能。

**优点**

存储容量不受限制，可以进行横向扩容，新增`Master`即可。

数据分片可理解为`hash`的方式，被存储到不同的`Master`中，如果其中一个`Master`挂掉，那么有新的数据进行插入，并不意味着一定插入到挂掉的`Master`中，倘若`Master`的数量越多，那么数据插入挂掉的`Master`的概率便越小。同时，`Sentinel`会快速进行主服务器的重新选举，数据被丢失的概率极低。可见，可用性非常高，并且读写的吞吐量也很高。

# 3. 槽指派 #

`Redis` 集群通过分片的方式来保存数据库中的键值对:集群的整个数据库被分为16384个槽(`slot`),数据库中的每个键都属于这`16384`个槽的其中一个（键并不存储在槽中，还是在 `Redis`服务器中，通过槽可以确定其所属的节点，找到该节点后再节点的数据库中进行键值对操作,而槽的作用是进行分流），集群中的每个节点可以处理`0`个或最多`16384`个槽。

当数据库中的`16384`个槽都有节点在处理时，集群处于上线状态（`ok`）；如果数据库中有任何一个槽没有得到处理，那么集群处于下线状态( `fail` )。

如果集群启动后，并没有分配槽位，所以并不能使用。

![在这里插入图片描述][20200613224606139.png]  
       槽被指派好后，结构图如下所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 4. 在集群中执行命令 #

当客户端向节点发送与数据库键有关的命令时，接收命令的节点会计算出命令要处理的数据库键属于哪个槽，并检查这个槽是否指派给了自己:

*  如果键所在的槽正好就指派给了当前节点，那么节点直接执行这个命令。
 *  如果键所在的槽并没有指派给当前节点，那么节点会向客户端返回一个MOVED错  
    误，指引客户端转向( redirect )至正确的节点，并再次发送之前想要执行的命令。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 4.1 计算键属于哪个槽 ##

节点使用以下算法来计算给定键`key`属于哪个槽:

def slot_number(key):
    	return CRC16(key) & 16383

其中`CRC16(key)`语句用于计算键`key`的`CRC-16`·校验和，而`& 16383`则用于计算出介于`0-16383`的整数作为键`key`的槽号。

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[20200613224606139.png]: /images/20210813/e5dee1b90e094520bc2344bc825887d0.png
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