Redis集群功能概述

在单机Redis中介绍过Redis的复制特性以及Redis Sentinel和twemproxy，其中：

复制：可以创建指定服务器的复制品，这些复制品可以用户扩展系统处理读请求的能力；

Redis Sentinel：可以在复制特性的基础上，通过监视主从服务器并在主服务器故障时执行自动故障转移来保证系统的可用性；

twemproxy：使用分片策略来讲数据库划分到多个不同的服务器，以此来扩展系统存储的数据量，并通过将命令请求分散给不同的服务器来处理，以此来扩展系统处理命令请求的能力；

但是以上的特性都是独立的，如果我们需要一个完整地包含复制、高可用和分片特性的Redis服务器集群，那么就需要用到Redis的集群（Cluster）特性；

Redis集群

Redis的分布式数据库实现

分布式

Redis集群是一个由多个Redis服务器组成的分布式网络服务器群，集群中的各个服务器被称为节点（Node），这些节点会相互连接并进行通信；

分布式的Redis集群没有中心节点，所以用户不必当心某个节点会成为整个集群的性能瓶颈；

复制

Redis集群的每个节点都有两种角色可选：主节点（master node）和从节点（slave node），其中主节点用于存储数据，而从节点则是某个主节点的复制品；

当用户需要处理更多的请求时，添加从节点可以扩展系统的读性能。因为Redis集群重用了单机Redis复制特性，所以集群的复制行为和单机复制行为是完全一样的；

下图展示了为每个主节点各添加一个从节点：

节点故障检测和自动故障转移

Redis集群的主节点内置了类似Redis Sentinel的节点故障检测和自动故障转移功能，当集群中的某个主节点下线时，集群中的其他在线主节点会注意到这一点，并对已下线的主节点进行故障转移；

集群进行故障转移的方法和Redis Sentinel进行故障转移的方法基本一样，不同的是，在集群里面，故障转移是由集群中其他在线的主节点负责进行的，所以集群不必另外使用Redis Sentinel。

举个栗子：当7000下线时，7001和7002会觉察到这一点，并对7000进行故障转移。

分片

集群使用分片来扩展数据库的容量，并将命令请求的负载交给不同的节点来分担；

集群将使用这个数据库分为16384个槽（slot），所有键都属于这16384个槽的其中一个，计算键key属于哪个槽的公式：slot_number = crc16(key)%16384，其中crc16为16位的循环冗余校验和函数；

集群中的每个主节点都可以处理0到16384个槽，当16384个槽都有某个节点在负责处理时，集群进入上线状态，并开始处理客户端发送的数据命令请求；

举个栗子：

有三个主节点7000，7001和7002，那么：

将槽0到5460指派给节点7000负责处理；

将槽5461到10922指派给节点7001负责处理；

将槽10923到16383指派给节点7002复制处理；

这样就可以将16384个槽平均地指派给三个节点负责处理；

转向

对于一个被指派了槽的主节点来说，这个主节点只会处理属于指派给自己的槽的命令请求；

如果一个节点接收到了和自己处理的槽无关的命令，那么节点会向客户端反馈一个转向错误（redirection error），告诉客户端，哪个节点才是负责处理这条命令的，之后客户端需要根据错误中包含的地址和端口号重新向正确的节点发送命令请求；