Redis基礎知識（學習筆記5--Redis Cluster）

1.Redis Cluster 是Reids 自己本身提供的Redis 集群方案。

 【此圖來源於 https://www.bilibili.com/video/BV1Gs4y1Q7Ls?p=6&vd_source=0e347fbc6c2b049143afaa5a15abfc1c】

2.Redis 是去中心化的，集群由多個redis節點組成，每個節點負責整個集群的一部分數據，每個節點負責的數據多少可能不一樣。節點之間相互連接組成一個對能的集群，他們呢之間通過一個特殊的二進位協議交換集群信息。

3.Redis Cluster 將所有的數據劃分為16384個槽位，每個節點負責其中一部分槽位。

4.將key映射到hash slot的演算法如下：

HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384

取key進行CRC16計算之後對16384取模運算得到key所在的slot，由於redis cluster在啟動時會對每一臺master節點分配slot空間，那麼當前slot的值在哪台master節點的slot空間範圍內，key就存儲在哪台節點。

 【圖片來自 《Redis cluster集群Hash Tag原理分析》 https://www.51cto.com/article/757391.html】

5.正常情況下，每個hash slot只會由一個節點提供服務。

當Redis Cluster 的客戶端來連接集群時，會得到一份集群的槽位配置信息。這樣客戶端要查找某個Key時，可以直接定位到目標節點。（這一點與Codis不同，Codis需要通過Proxy來定位目標節點，Reids Cluster 則直接定位）。

6.數據傾斜的問題

（1） 一種方案時，發現手動遷移；例如一些商品促銷前，檢查下，發現數據集中了，或者嚴重傾斜，可以考慮手動遷移。

（2）另一種方案，自動形式,採用 hash tag方案；在原key上面，添加以{}包圍的首碼名。用不同的首碼名，來進行映射分配。 

7. hash tag 的官方解釋

Hash tags
There is an exception for the computation of the hash slot that is used in order to implement hash tags. 
Hash tags are a way to ensure that multiple keys are allocated in the same hash slot. 
This is used in order to implement multi-key operations in Redis Cluster.

To implement hash tags, the hash slot for a key is computed in a slightly different way in certain conditions. 
If the key contains a "{...}" pattern only the substring between { and } is hashed in order to obtain the hash slot. 
However since it is possible that there are multiple occurrences of { or } the algorithm is well specified by the following rules:

IF the key contains a { character.
AND IF there is a } character to the right of {.
AND IF there are one or more characters between the first occurrence of { and the first occurrence of }.
Then instead of hashing the key, only what is between the first occurrence of { and the following first occurrence of } is hashed.

Examples:
The two keys {user1000}.following and {user1000}.followers will hash to the same hash slot since only the substring user1000 will be hashed in order to compute the hash slot.
For the key foo{}{bar} the whole key will be hashed as usually since the first occurrence of { is followed by } on the right without characters in the middle.
For the key foo{{bar}}zap the substring {bar will be hashed, because it is the substring between the first occurrence of { and the first occurrence of } on its right.
For the key foo{bar}{zap} the substring bar will be hashed, since the algorithm stops at the first valid or invalid (without bytes inside) match of { and }.
What follows from the algorithm is that if the key starts with {}, it is guaranteed to be hashed as a whole. This is useful when using binary data as key names.

hash tags 是用於計算哈希槽時的一個例外，是一種確保多個鍵分配到同一個哈希槽中的方法。這是為了在Redis集群中實現多鍵操作而使用的。為了實現hash tags，在某些情況下，會以稍微不同的方式計算key的哈希槽。如果key包含"{...}"模式，則僅對{和}之間的子字元串進行散列以獲取哈希槽。但由於可能存在多個{或}出現，因此該演算法遵循以下規則：

• 如果key包含字元 {
• 並且如果 } 字元位於 { 的右側
• 並且在第一個 { 和第一個 } 之間存在一個或多個字元

對於符合上述規則的key，則不會對整個key進行散列處理，而只會對第一次出現 { 和隨後第一次出現 } 之間的內容進行散列。否則，對整個key進行散列處理。

 8.可能下線（PFail）與確定下線（Fail）

因為Redis Cluster 是去中心化的，一個節點認為某個節點失聯了並不代表所有的節點都認為它失聯了，所以集群還得經過一次協商，只有當大多數節點都認為某個節點失聯了，集群才認為該節點需要進行主從切換來容錯。

Redis集群節點採用Gossip協議來廣播自己的狀態以及改變對整個集群的認知。比如一個節點發現某個節點失聯了（PFail,即Possibly Fail）,它會將這條信息向整個集群廣播，其它節點就可以收到這點的失聯信息。如果收到某個節點失聯的節點數量（PFail Count）已經達到了集群的大多數，就可以標記該失聯節點為確定下線狀態（Fail），然後向整個集群廣播，強迫其它節點也接受該節點已經下線的事實，並立刻對該節點進行主從切換。

9.網路抖動的容忍性

Redis Cluster 提供了一個選項配置 cluster-node-timeout，表示當某個節點持續timeout的時間失聯時，才可以認定該節點出現故障，需要進行主從切換。

另外還有一個選項 cluster-slave-validity-factor作為倍乘繫數放大這個超時時間來寬鬆容錯的緊急程度。如果這個繫數為零，那麼主從切換是不會抗拒網路抖動的。如果這個繫數大於1，它就成為了主從切換的鬆弛繫數。

 10.集群常用命令

info replication：返回關於 Redis 主從複製的詳細信息

cluster info：獲取 Redis 集群的狀態和統計信息

cluster nodes：獲取關於集群中所有節點的詳細信息。

cluster countkeysinslot <槽位數字編號>：該槽位是否被占用。1占用2未占用

cluster keyslot <keyname> 該key應該存放在哪個槽位上

cluster failover ： 將當前redis的身份從slave變成master，原來的master變成slave

1.30張圖 講清楚Redis Cluster

https://cloud.tencent.com/developer/article/2226847

2.Redis cluster specification

https://redis.io/docs/latest/operate/oss_and_stack/reference/cluster-spec/

3.Redis Cluster 深入探究

https://zhuanlan.zhihu.com/p/198963336

4.【譯】Redis集群規範 (Redis Cluster Specification)

https://www.jianshu.com/p/8a2d810402a9

5.Redis-集群（cluster）

https://www.cnblogs.com/mingbo-1/p/17992458

6.Redis——集群（cluster）

https://www.cnblogs.com/caoweixiong/p/14242613.html