10.redis cluster介绍与gossip协议

一、redis cluster 介绍

自动将数据进行分片，每个 master 上放一部分数据

提供内置的高可用支持，部分 master 不可用时，还是可以继续工作的

redis cluster架构下的每个redis都要开放两个端口号，比如一个是6379，另一个就是加1w的端口号16379。

6379端口号就是redis服务器入口。
16379端口号是用来进行节点间通信的，也就是 cluster bus 的东西，cluster bus 的通信，用来进行故障检测、配置更新、故障转移授权。cluster bus 用的是一种叫gossip 协议的二进制协议，用于节点间高效的数据交换，占用更少的网络带宽和处理时间。

二、节点间的内部通信机制

集群元数据的维护有两种方式：集中式、Gossip 协议。

redis cluster 节点间采用 gossip 协议进行通信。

1. 集中式

将集群元数据集中存储在一个节点上。典型代表是大数据领域的 storm。它是分布式的大数据实时计算引擎，是集中式的元数据存储的结构，底层基于 zookeeper对所有元数据进行存储维护。

优点

元数据的读取和更新时效性非常好，元数据的变更都能立即更新到集中式存储节点中，其它节点读取的时候就可以感知到；

缺点

所有的元数据的更新压力全部集中在一个地方，可能会导致元数据的存储有压力。

2. gossip 协议

redis 维护集群元数据采用的是gossip 协议，所有节点都持有一份元数据，不同的节点如果出现了元数据的变更，就不断将元数据发送给其它的节点，让其它节点也进行元数据的变更。

优点

元数据的更新比较分散，不是集中在一个地方，降低了压力；

缺点

元数据的更新有延时，可能导致集群中的一些操作会有一些滞后。

三、深入剖析gossip 协议

gossip 协议包含多种消息，包含 ping、pong、meet、fail等等。

meet：某个节点在内部发送了一个gossip meet 消息给新加入的节点，通知那个节点去加入我们的集群。然后新节点就会加入到集群的通信中

redis-trib.rb add-node

ping：每个节点都会频繁给其它节点发送 ping，其中包含自己的状态还有自己维护的集群元数据，互相通过 ping 交换元数据。
pong：ping 和 meet消息的返回响应，包含自己的状态和其它信息，也用于信息广播和更新。
fail：某个节点判断另一个节点 fail 之后，就发送 fail 给其它节点，通知其它节点说这个节点已宕机。

继续深入剖析ping消息

ping 时要携带一些元数据，如果很频繁，可能会加重网络负担。因此，一般每个节点每秒会执行 10 次 ping，每次会选择 5 个最久没有通信的其它节点。
当然如果发现某个节点通信延时达到了 cluster_node_timeout / 2，那么立即发送 ping，避免数据交换延时过长导致信息严重滞后。比如说，两个节点之间都 10 分钟没有交换数据了，那么整个集群处于严重的元数据不一致的情况，就会有问题。所以 cluster_node_timeout 可以调节，如果调得比较大，那么会降低 ping 的频率。
每次 ping，会带上自己节点的信息，还有就是带上 1/10 其它节点的信息，发送出去，进行交换。至少包含 3 个其它节点的信息，最多包含总节点数减 2 个其它节点的信息。

10000 端口：

每个节点都有一个专门用于节点间通信的端口，就是自己提供服务的端口号+10000，比如 6379，那么用于节点间通信的就是16379端口。每个节点每隔一段时间都会往另外几个节点发送 ping 消息，同时其它几个节点接收到 ping 之后返回 pong。

交换的信息：信息包括故障信息，节点的增加和删除，hash slot 信息等等。