Redis主从架构核心原理

Redis-Cluster工作原理：

　　redis集群内置了16384个哈希槽,当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点。

　　例如三个节点：槽分布的值如下：

　　　　SERVER1:  0-5460

　　　　SERVER2:  5461-10922

　　　　SERVER3:  10923-16383

容错机制：

　　选举过程是所有的主节点(master)参与，如果过半数的master认为故障节点挂掉了，就会将它踢出集群就像狼人杀一样，故障节点所对应的从节点(slave)就会自动升级为主节点。因为每个节点只存储部分信息，所以当主节点挂掉之后，又没有从节点替补的情况下集群就会挂掉，因为它不是一个完整的集群了。

master slave通信原理

　　节点之间通信方式一般有两种，一种是集中式，还一种是gossip协议。
　　集中式的代表有springcloud config、zookeeper，它们是将集群元数据（节点信息，故障，等等）集中存储在某个节点上，而是互相之间不断通信，保持整个集群所有节点的数据是完整的。这样做的好处在于元数据的更新和读取，时效性非常好，一旦元数据出现了变更，立即就更新到集中式的存储中，其他节点读取的时候立即就可以感知到; 不好在于，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。
　　gossip协议是redis cluster节点采取通信的方式。每个节点都有一个专门用于节点间通信的端口，每隔一段时间都会往另外几个节点发送ping消息，同时其他几点接收到ping之后返回pong。元数据更新时，请求会陆陆续续打到所有节点上去更新，有一定的延时，降低了压力; 缺点，元数据更新有延时，可能导致集群的一些操作会有一些滞后。

gossip协议
　　gossip协议包含多种消息，包括ping，pong，meet，fail，等等
　　meet: 某个节点发送meet给新加入的节点，让新节点加入集群中，然后新节点就会开始与其他节点进行通信。像redis-trib.rb add-node 其实内部就是发送了一个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
　　ping: 每个节点都会频繁给其他节点发送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。cluster_node_timeout是可以调节的，如果调节太长，那么会降低发送的频率可能元出现数据不一致的情况；如果太短，ping很频繁，所以可能会加重网络负担
　　pong: 返回ping和meet，包含自己的状态和其他信息，也可以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给其他节点，通知其他节点，指定的节点宕机了

主从复制的断点续传
　　从redis 2.8开始，就支持主从复制的断点续传，如果主从复制过程中，网络连接断掉了，那么可以接着上次复制的地方，继续复制下去，而不是从头开始复制一份。
master会在内存中产生一个backlog，master和slave都会保存一个replica offset还有一个master id，offset就是保存在backlog中的。如果master和slave网络连接断掉了，slave会让master从上次的replica offset开始继续复制,但是如果没有找到对应的offset，那么就会执行一次resynchronization.
slave对过期key的处理
　　slave不会过期key，只会等待master过期key。如果master过期了一个key，或者通过LRU淘汰了一个key，那么会模拟一条del命令发送给slave。

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　　1台以上的节点就能搭建一个redis集群，我们这里搭建3个节点来组建一个集群，为了防止节点死掉而导致集群崩溃，我们这里还需要搭建3台从节点保证高可用！所以一共是6个节点！

【搭建过程】

1. Redis是C语言开发的，我们首先安装C的编译环境。 yum install gcc-c++
2. 安装ruby命令，用它来实现脚本搭建。 yum install ruby    yum install rubygems
3. 创建文件夹 mkdir /usr/local/wulei/redis_cluster , 把redis-3.0.0.tar.gz传上来并解压  tar -zxvf redis-3.0.0.tar.gz
4. make命令编译源码 cd /usr/local/wulei/redis_cluster/redis-3.0.0 在目录里面直接执行 make 。

　　　　　　

　　5. 现在我们可以用编译好的文件安装6个服务。

　　　　　　cd /usr/local/wulei/redis_cluster/redis-3.0.0

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis1

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis2

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis3

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis4

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis5

　　　　　　make install PREFIX=/usr/local/wulei/redis_cluster/redis6

　　6. 安装好之后它们还差配置文件， 我们这个时候需要去把redis-3.0.0/redis.conf配置文件复制到它们bin目录下。

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis1/bin

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis2/bin

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis3/bin

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis4/bin

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis5/bin

　　　　　　cp redis.conf /usr/local/wulei/redis_cluster/redis6/bin

【经过上面6步我们就搭建完成了,接下来我们要开始配置了】

1. 修改6个redis的redis.conf文件   我们是伪集群所以要修改默认端口，并开启集群。

　　　       45行的6379分别改为7001 ~ 7006         632行前面的井号和空格删掉(打开集群开关)。

　　　　 

　　2. 分别启动6个服务  cd /usr/local/wulei/redis_cluster/redis1/bin    ./redis-server redis.conf  前面是启动命令,后面是配置文件路径。

　　　　   

　　3. 上传脚本： 全部启动成功之后，我们用ruby脚本将集群连接起来

　　　　　

　　4. 安装脚本文件   gem install redis-3.0.0.gem

　　5. 进入redis源码包，使用redis-trib.rb来连接集群。

重新开一个窗口：
进入这个原生目录
cd /usr/local/wulei/redis_cluster/redis-3.0./src
执行下面语句
./redis-trib.rb create --replicas  192.168.25.100: 192.168.25.100: 192.168.25.100: 192.168.25.100: 192.168.25.100: 192.168.25.100:7006

create --replicas：创建集群  值表示slave节点比例， 1表示1主1备； 2表示1主2备。

　　这个时候我们可以看它的执行信息

1.先检测每个节点成功启动
　　......

>>> Performing hash slots allocation on  nodes...
2.设置masters
Using  masters:
192.168.25.100:
192.168.25.100:
192.168.25.100:7003
3.分配从节点
Adding replica 192.168.25.100: to 192.168.25.100:
Adding replica 192.168.25.100: to 192.168.25.100:
Adding replica 192.168.25.100: to 192.168.25.100:7003
4.可以看到16384个槽平均分给了3个主节点
M: 023c652a892d056ffe3b01ffba859ebfa4646acd 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
M: 5e5f5b031aa82d0c3235cc135d9f76f06867a08b 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
从节点是没有槽的， 但是它会把主节点的数据复制过来
M: 96a22d58016ae41229a12b84adf5a0e3dd91c1e9 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
S: 873e8f4d87b76bad2c2072a9936ac114d8adae49 192.168.25.100:
   replicates 023c652a892d056ffe3b01ffba859ebfa4646acd
S: 79e0bc90b114fdbf31178eecb9f0b83a05897130 192.168.25.100:
   replicates 5e5f5b031aa82d0c3235cc135d9f76f06867a08b
S: 80348137885573d23d523e0bb86a972721180937 192.168.25.100:
   replicates 96a22d58016ae41229a12b84adf5a0e3dd91c1e9
是否确定配置规则:  直接输入yes
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join....
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.25.100:)
M: 023c652a892d056ffe3b01ffba859ebfa4646acd 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
M: 5e5f5b031aa82d0c3235cc135d9f76f06867a08b 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
M: 96a22d58016ae41229a12b84adf5a0e3dd91c1e9 192.168.25.100:
   slots:- ( slots) master
M: 873e8f4d87b76bad2c2072a9936ac114d8adae49 192.168.25.100:
   slots: ( slots) master
   replicates 023c652a892d056ffe3b01ffba859ebfa4646acd
M: 79e0bc90b114fdbf31178eecb9f0b83a05897130 192.168.25.100:
   slots: ( slots) master
   replicates 5e5f5b031aa82d0c3235cc135d9f76f06867a08b
M: 80348137885573d23d523e0bb86a972721180937 192.168.25.100:
   slots: ( slots) master
   replicates 96a22d58016ae41229a12b84adf5a0e3dd91c1e9
[OK] All nodes agree about slots configuration.
设置ok
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All  slots covered.

　　这个时候重新看redis服务器节点信息，发生了变化。并且我们可以用win来连接测试！