Redis中的集群(一)-编程知识

集群

概述

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

节点

一个Redis集群通常由多个节点(node)组成，在刚开始的时候，每个节点都是相互独立的，它们都处于一个只包含自己的集群当中，要组建一个真正可工作的集群，则必须将各个独立的节点连接起来，构成一个包含多个节点的集群。连接各个节点的工作可以使用CLUSTER MEET命令来完成，该命令的格式如下:

CLUSTER MEET <ip> <port>

向一个节点node发送CLUSTER MEET命令，可以让node节点与ip和port所指定的节点进行握手(handshake),当握手成功时，node节点就会将ip和port所指定的节点添加到node节点当前所在的集群中。

例子

举个例子。假设现在有三个独立的节点127.0.0.1:7000、127.0.0.1:7001、127.0.0.1:7002，首先使用客户端连接上节点7000,通过发送CLUSTER NODES命令可以看到，集群目前只包含7000自己一个节点

E:\redis>redis-cli -c -p 7000
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES
851197a1532c90ca60d91be5a6b95d3efc5a966f :7000 myself,master - 0 0 0 connected 246 5305 7629 11537 12291

通过向节点7000发送以下命令，我们可以将节点7001添加到节点7000所在的集群里面:

a29240fa8cb8b2ba154e9cb81faf5a3070c71966 127.0.0.1:7001 slave 352302bf0156372441c069247f984427cff506ff 0 1712586652533 1 connected
352302bf0156372441c069247f984427cff506ff 127.0.0.1:7000 myself,master - 0 0 1 connected 246 5305 7629 11537 12291

继续向节点7000发送以下命令，我们可以将节点7002也添加到节点7000和节点7001所在的集群里面:

127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7002
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES
ceb9e23e93e0aae13e5333f50d39336a97e5cba3 127.0.0.1:7002 slave 352302bf0156372441c069247f984427cff506ff 0 1712586757161 1 connected
a29240fa8cb8b2ba154e9cb81faf5a3070c71966 127.0.0.1:7001 slave 352302bf0156372441c069247f984427cff506ff 0 1712586756148 1 connected
352302bf0156372441c069247f984427cff506ff 127.0.0.1:7000 myself,master - 0 0 1 connected 246 5305 7629 11537 12291

现在，这个集群里面包含了7000、7001和7002三个节点，握手流程如图。

1.三个独立的节点

在这里插入图片描述

2.节点7000和7001进行握手

在这里插入图片描述

3.握手成功的7000与7001处于同一个集群

在这里插入图片描述

4.节点7000与节点7002进行握手

在这里插入图片描述

5.握手成功的三个节点处于同一个集群

在这里插入图片描述

启动节点

一个节点就是一个运行在集群模式下的Redis服务器，Redis服务器在启动时会根据cluster-enable配置选项是否为yes来决定是否开启服务器的集群模式，如图所示。节点(运行在集群模式下的Redis服务器)会继续使用所有在单机模式中使用的服务器组件，比如说:

1.节点会继续使用文件事件处理器来处理命令请求和返回命令回复
2.节点会继续使用时间事件处理器来执行serverCron函数。而serverCron函数又会调用集群模式特有的clusterCron函数。clusterCron函数负责执行在集群模式下需要执行的常规操作，例如向集群中的其他节点发送Gossip消息，检查节点是否断线，或者检查是否需要对下线节点进行自动故障转移等。
3.节点会继续使用数据库来保存键值对数据，键值对依然会是各种不同类型的对象
4.节点会继续使用RDB持久化模块和AOF持久化模块来执行持久化工作
5.节点会继续使用发布与订阅模块来执行PUBLISH、SUBSCRIBE等命令
6.节点会继续使用复制模块来进行节点的复制工作
7.节点会继续使用Lua脚本来执行客户端输入的Lua脚本。
除此之外，节点会继续使用redisServer结构来保存服务器的状态，使用redisClient结构来保存客户端的状态，至于那些只有在集群模式下才会用到的数据，节点将它们保存到了cluster.h/clusterNode结构、cluster.h/clusterLink结构，以及cluster.h/clusterState结构里面

集群数据结构

cclusterNode结构保存了一个节点的当前状态，比如节点的创建时间、节点的名字、节点当前的配置纪元、节点的IP地址和端口号等等。每个节点都会使用一个clusterNode结构来记录自己的状态，并为集群中的所有其他节点(包括主节点和从节点)都创建一个相应的clusterNode结构，以此来记录其他节点的状态:

struct clusterNode {
// 创建节点的时间
mstime_t ctime;// 节点的名字，由40个十六进制字符组成
// 例如ceb9e23e93e0aae13e5333f50d39336a97e5cba3
char name[REDIS_CLUSTER_NAMELEN];// 节点标识
// 使用各种不同的标识值记录节点的角色(比如主节点或者从节点)
// 以及节点目前所处的状态(比如在线或者下线)
int flags;// 节点当前的配置纪元，用于实现故障转移
uint64_t configEpoch;// 节点的IP地址
char ip[REDIS_IP_STR_LEN];// 节点的端口号
int port;// 保存连接节点所需的有关信息
clusterLink *link;
// ...
};

clusterNode结构的link属性是一个clusterLink结构，该结构保存了连接节点所需的有关信息，比如套接字描述符，输入缓冲区和输出缓冲区:

typedef struct clusterLink {
// 连接的创建时间
mstime_t ctime;
// TCP 套接字描述符
int fd;
// 输出缓冲区，保存着等待发送给其他节点的消息(message)
sds sndbuf;
// 输入缓冲区，保存着从其他节点接收到的消息
sds rcvbuf;
// 与这个连接相关联的节点，如果没有的话就为NULL
struct clusterNode *node;
}clusterLink;