Redis-cluster详解

redis集群结构

　　

特点:
     1 所有redis节点(包括主和从)彼此互联(两两通信),底层使用内部的二进制传输协议,优化传输速度;(所有功能特点的基础)
    2 集群中也有主从,也有高可用的逻辑,但是没有哨兵进程,整合到主节点的功能里了;集群中的事件被主节点(大部分主节点);通过主节点的过半选举实现哨兵以前的逻辑;
    3 客户端与redis-cluster连接,无需关心分片的计算,客户端不在关心分片的计算逻辑,内部分发分布式数据(内部有分片计算逻辑),客户端将key交给redis节点后,集群内部判断key值的正确存储位置,转发存储;
    4 redis-cluster把所有的主节点对应到[0-16383]整数区间--槽道slot;各自的主节点维护一批槽道号(0-5000,5001-10000,10001-16383);在分片计算时,对key值做hash取模运算(就是取余,不在使用hashCode,CRC16);key值对应的取模运算结果,将会判断由哪个节点维护;将key--slot--node,如果我们想要迁移某个key值,必须将对应的slot一并迁移;

存取工作原理

存储获取值时的转发逻辑

槽道迁移,数据key迁移

底层是是通过槽道来完成管理的。

redis的集群槽道原理

通过槽道原理抛2个问题:
    1 节点接收数据计算槽道号后,如何判断当前槽道号是否归我管?
    2 判断不归本节点管理时,如何获取正确管理者信息
   
槽道逻辑结构

槽道是一种计算逻辑

计算逻辑:
        ○ 二进制16384位的位序列可以实现当前节点判断槽道号管理权的逻辑;(16384位二进制就是2048个元素的byte数组)
        计算二进制,获取人为定义的二进制下标号(人为定义,计算位移计算),每一位的下标号对应二进制(1/0),与下标号一直的槽道号到底归不归当前节点管理,是通过下标对应的二进制值判断1表示管理true,0表示不管理false;
        特点:
        1每个主节点都管理一批槽道,每个主节点的16384位的二进制不一样（也就是说每个主节点对应一个索引数组）
        2从节点和没有槽道管理权的主节点的二进制是全是0
        
　　模拟获取二进制下标和对应二进制值的代码(byte):

        @Test
        public void test(){
            byte a=55;
            //假设,这个byte二进制代表位序列中第一个byte
            System.out.println(Integer.toBinaryString(a));
            //获取定义的0号下标对应的二进制
            for(int i=0;i<8;i++){
                //第一次移动7位,第二次移动6,第三次移动5
                int move=8-i-1;
                int result=(a>>move)&1;
                System.out.println("当前"+i+"号下标对应的二进制"+result);
            }
        }

        ○ 索引数组
16384个元素的数组,下标0-16383,每个下标对应的元素引用的变量,指向内存中一个保存下标对应槽道号管理者的索引节点信息;

总结:

　　存入数据时,首先对存入的key值进行取模运算,通过计算值,得到key值对应的槽道(16384个槽道,其实是一个16389个元素索引数组,每个数组元素变量保存着相对应槽道号管理者的节点信息), 获取槽道信息,根据对应槽道号数组元素变量的信息找到对应的主节点,并将数据存入主节点;

如何找到槽道号相对应的主节点???

　　底层是根据二进制计算得出,是由16384个二进制位找到主节点的槽道号,并将主节点的相关信息保存在槽道号对应数组元素的变量中.当有数据存入或者取出时,计算key值得槽道号,找到对应的数组元素,通过这个数组元素中节点的信息,找到节点,进行存取操作.

 redis集群的命令

　集群
　　cluster info ：打印集群的信息
　　cluster nodes ：列出集群当前已知的所有节点（ node），以及这些节点的相关信息。
　节点
　　cluster meet <ip> <port> ：将 ip 和 port 所指定的节点添加到集群当中，让它成为集群的一份子。
　　cluster forget <node_id> ：从集群中移除 node_id 指定的节点(保证空槽道)。
　　cluster replicate <node_id> ：将当前节点设置为 node_id 指定的节点的从节点。
　　cluster saveconfig ：将节点的配置文件保存到硬盘里面。
　槽(slot)
　　cluster addslots <slot> [slot ...] ：将一个或多个槽（ slot）指派（ assign）给当前节点。
　　cluster delslots <slot> [slot ...] ：移除一个或多个槽对当前节点的指派。
　　cluster flushslots ：移除指派给当前节点的所有槽，让当前节点变成一个没有指派任何槽的节点。
　　cluster setslot <slot> node <node_id> ：将槽 slot 指派给 node_id 指定的节点，如果槽已经指派给
　　另一个节点，那么先让另一个节点删除该槽>，然后再进行指派。
　　cluster setslot <slot> migrating <node_id> ：将本节点的槽 slot 迁移到 node_id 指定的节点中。
　　cluster setslot <slot> importing <node_id> ：从 node_id 指定的节点中导入槽 slot 到本节点。
　　cluster setslot <slot> stable ：取消对槽 slot 的导入（ import）或者迁移（ migrate）。
　键
　　cluster keyslot <key> ：计算键 key 应该被放置在哪个槽上。
　　cluster countkeysinslot <slot> ：返回槽 slot 目前包含的键值对数量。
　　cluster getkeysinslot <slot> <count> ：返回 count 个 slot 槽中的键