Redis集群通過分片(sharding)來進行資料共享,并提供復制和故障轉移功能,
1. 節點
節點通過三次握手將其他節點添加到自己所處的集群當中,
每個節點clusterNode都保存著一個clusterState結構,這個結構記錄了在當前節點的視角下,集群目前所處的狀態,
2. 槽指派
Redis集群通過分片的方式來保存資料庫中的鍵值對:集群的整個資料庫被分為16384個槽,資料庫中的每個鍵都屬于這16384個槽的其中一個,
clusterNode結構的slots屬性和numslot屬性記錄了節點負責處理哪些槽,
slots屬性是一個二進制位陣列,slots陣列在索引i上的二進制位的值為1,則節點負責處理槽i,

clusterState結構中的slots陣列記錄了集群中所有16384個槽的指派資訊:
slots陣列包含16384個項,每個陣列項指向一個clusterNode結構的指標
3. 在集群中執行命令
3.1 計算鍵屬于哪個槽
slot_number(key): CRC16(key) & 16383 計算鍵的CRC-16校驗和,然后與16383取與,
3.2 判斷槽是否由當前節點負責
當節點計算出鍵所屬的槽i之后,節點就會檢查自己在clusterState.slots陣列陣列中的項i,判斷鍵所在的槽是否有自己負責,如果不是,向客戶端回傳MOVED錯誤,指引客戶端轉向至正在處理槽i的節點,
3.3 節點資料庫的實作
集群節點保存鍵值對以及鍵值對過期時間的方式與單機Redis服務器保存方式完全相同,
另外,除了將鍵值對保存在資料庫里面之外,節點還會用clusterState結構中的slot_to_keys跳躍表來保存槽和鍵之間的關系

slot_to_keys跳躍表每個節點的分值(跳躍表中允許存在相同分值)都是一個槽號,而每個節點的成員都是一個資料庫鍵,
4. 重新分片
Redis集群的重新分片操作可以將任意數量已經指派給某個節點的槽改為指派給另一個節點,并且相關槽所屬的鍵值對也會從源節點被移動到目標節點,
5. ASK錯誤
在執行重新分片期間,源節點向目標節點遷移一個槽的程序中,可能會出現:屬于被遷移槽的一部分鍵值對保存在源節點里面,而另一部分鍵值對則保存在目標節點里面,

接到ASK錯誤的客戶端會根據錯誤提供的IP地址和埠號,轉向正在匯入槽的目標節點,然后先向目標節點發送一個ASKING命令,之后再重新發送原本想要執行的命令,
一般情況下,如果客戶端發送一個關于槽i的命令,而槽i又沒有指派給這個節點的話,那么節點將向客戶端回傳一個MOVED錯誤;但是,如果,節點的clusterState.importing_slots_from[i]顯示節點正在匯入槽i,并且發送命令的客戶端帶有REDIS_ASKING標識,那么節點將執行關于槽i的命令一次,

6. 復制與故障轉移
集群中的從節點用于復制主節點,并在主節點下線時,代替主節點繼續處理命令請求,
集群中的每個節點都會定期地向集群中的其他節點發送PING訊息,以此來檢測對方是否在線,如果接收PING訊息的節點沒有在規定的時間內,向發送PING訊息的節點回傳PONG訊息,那么發送PING訊息的節點就會將接收PING訊息的節點標記為疑似下線(possible fail,PFAIL),如果在一個集群里面,半數以上負責處理槽的主節點都將某個主節點標記為疑似下線,那么這個主節點將被標記為已下線(FAIL),
故障轉移的步驟如下:
1) 復制下線主節點的所有從節點里面,會有一個從節點被選中
2) 被選中的從節點會執行SLAVEOF no one命令,成為新的主節點
3) 新的主節點會撤銷所有對已下線主節點的槽指派,并將這些槽全部派給自己
4) 新的主節點向集群廣播一條PONG訊息,這條PONG訊息可以讓集群中的其他節點立即知道這個節點已經由從節點變成了主節點,并且這個主節點已經接管了原本由已下線節點負責處理的槽
5) 新的主節點開始接收和自己負責處理的槽有關的命令請求
集群中的節點通過發送和接收訊息來進行通信,常見的訊息包括MEET、PING、PONG、PUBLISH、FAIL五種,
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