Redis-cluster詳解

redis集群結構

　　

特點:
     1 所有redis節點(包括主和從)彼此互聯(兩兩通信),底層使用內部的二進制傳輸協議,優化傳輸速度;(所有功能特點的基礎)
    2 集群中也有主從,也有高可用的邏輯,但是沒有哨兵進程,整合到主節點的功能里了;集群中的事件被主節點(大部分主節點);通過主節點的過半選舉實現哨兵以前的邏輯;
    3 客戶端與redis-cluster連接,無需關心分片的計算,客戶端不在關心分片的計算邏輯,內部分發分布式數據(內部有分片計算邏輯),客戶端將key交給redis節點后,集群內部判斷key值的正確存儲位置,轉發存儲;
    4 redis-cluster把所有的主節點對應到[0-16383]整數區間--槽道slot;各自的主節點維護一批槽道號(0-5000,5001-10000,10001-16383);在分片計算時,對key值做hash取模運算(就是取余,不在使用hashCode,CRC16);key值對應的取模運算結果,將會判斷由哪個節點維護;將key--slot--node,如果我們想要遷移某個key值,必須將對應的slot一並遷移;

存取工作原理

存儲獲取值時的轉發邏輯

 

槽道遷移,數據key遷移

底層是是通過槽道來完成管理的。

redis的集群槽道原理

通過槽道原理拋2個問題:
    1 節點接收數據計算槽道號后,如何判斷當前槽道號是否歸我管?
    2 判斷不歸本節點管理時,如何獲取正確管理者信息
   
槽道邏輯結構

槽道是一種計算邏輯

計算邏輯:
        ○ 二進制16384位的位序列可以實現當前節點判斷槽道號管理權的邏輯;(16384位二進制就是2048個元素的byte數組)
        計算二進制,獲取人為定義的二進制下標號(人為定義,計算位移計算),每一位的下標號對應二進制(1/0),與下標號一直的槽道號到底歸不歸當前節點管理,是通過下標對應的二進制值判斷1表示管理true,0表示不管理false;
        特點:
        1每個主節點都管理一批槽道,每個主節點的16384位的二進制不一樣（也就是說每個主節點對應一個索引數組）
        2從節點和沒有槽道管理權的主節點的二進制是全是0
        
　　模擬獲取二進制下標和對應二進制值的代碼(byte):

        @Test
        public void test(){
            byte a=55;
            //假設,這個byte二進制代表位序列中第一個byte
            System.out.println(Integer.toBinaryString(a));
            //獲取定義的0號下標對應的二進制
            for(int i=0;i<8;i++){
                //第一次移動7位,第二次移動6,第三次移動5
                int move=8-i-1;
                int result=(a>>move)&1;
                System.out.println("當前"+i+"號下標對應的二進制"+result);
            }
        }

        ○ 索引數組
16384個元素的數組,下標0-16383,每個下標對應的元素引用的變量,指向內存中一個保存下標對應槽道號管理者的索引節點信息;

總結:

　　存入數據時,首先對存入的key值進行取模運算,通過計算值,得到key值對應的槽道(16384個槽道,其實是一個16389個元素索引數組,每個數組元素變量保存着相對應槽道號管理者的節點信息), 獲取槽道信息,根據對應槽道號數組元素變量的信息找到對應的主節點,並將數據存入主節點;

如何找到槽道號相對應的主節點???

　　底層是根據二進制計算得出,是由16384個二進制位找到主節點的槽道號,並將主節點的相關信息保存在槽道號對應數組元素的變量中.當有數據存入或者取出時,計算key值得槽道號,找到對應的數組元素,通過這個數組元素中節點的信息,找到節點,進行存取操作.

 redis集群的命令

　集群
　　cluster info ：打印集群的信息
　　cluster nodes ：列出集群當前已知的所有節點（ node），以及這些節點的相關信息。
　節點
　　cluster meet <ip> <port> ：將 ip 和 port 所指定的節點添加到集群當中，讓它成為集群的一份子。
　　cluster forget <node_id> ：從集群中移除 node_id 指定的節點(保證空槽道)。
　　cluster replicate <node_id> ：將當前節點設置為 node_id 指定的節點的從節點。
　　cluster saveconfig ：將節點的配置文件保存到硬盤里面。
　槽(slot)
　　cluster addslots <slot> [slot ...] ：將一個或多個槽（ slot）指派（ assign）給當前節點。
　　cluster delslots <slot> [slot ...] ：移除一個或多個槽對當前節點的指派。
　　cluster flushslots ：移除指派給當前節點的所有槽，讓當前節點變成一個沒有指派任何槽的節點。
　　cluster setslot <slot> node <node_id> ：將槽 slot 指派給 node_id 指定的節點，如果槽已經指派給
　　另一個節點，那么先讓另一個節點刪除該槽>，然后再進行指派。
　　cluster setslot <slot> migrating <node_id> ：將本節點的槽 slot 遷移到 node_id 指定的節點中。
　　cluster setslot <slot> importing <node_id> ：從 node_id 指定的節點中導入槽 slot 到本節點。
　　cluster setslot <slot> stable ：取消對槽 slot 的導入（ import）或者遷移（ migrate）。
　鍵
　　cluster keyslot <key> ：計算鍵 key 應該被放置在哪個槽上。
　　cluster countkeysinslot <slot> ：返回槽 slot 目前包含的鍵值對數量。
　　cluster getkeysinslot <slot> <count> ：返回 count 個 slot 槽中的鍵