《Redis设计与实现》读书笔记（二十九） ——Redis集群执行命令与重新分片

《Redis设计与实现》读书笔记（二十九） ——Redis集群执行命令与重新分片

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一、集群中执行命令

1、节点对命令的判断

当对集群的16384个槽都完成指派后，集群就上线，可以对集群进行操作。当客户端向节点发送数据库键有关的命令，接收命令的节点，会计算命令属于哪个槽，并检查槽是否指派给自己。

如果槽是该节点负责，则执行命令；如果不是，返回一个moved错误，指引客户端对正确的节点执行命令，客户端根据返回结果，会自动连接上相应的节点，再次执行命令。

2、计算键属于哪个槽

假设键名为key，计算方法如下：

crc16(key) & 16383

其中，crc16是一种算法，将key用crc16算法获取的结果，在与16383进行比较，获取一个介于0~16383的整数。

可以采用cluster keyslotkey，查看键属于哪个槽。

3、判断槽是否由当前节点处理

根据上述算法计算出键所述的槽后，节点会与clusterState的slots相应下标的指针比对：

如果指针指向自身则表示该槽由自身负责；

如果指针不是指向自身，而是指向某个节点的clusterNode结构，则从该结构获取ip和端口号，并将ip、端口号、moved错误一并返回给客户端。

4、moved错误介绍

move命令为：moved<slot> <ip> <port>

当客户端收到moved命令，就会解析里面的ip和端口号，并重新连上相应的节点，再执行命令。

不过，由于moved错误的时候，处于集群状态下的redis-cli客户端会自动重定向，显示的也是redirect，因此客户端上看不到报错信息。

但是，如果是单机模式下的redis-cli客户端，则会直接报错，因为其并不知道moved命令的含义，也不会自动连接上新的节点。

5、节点数据的实现

集群节点有个限制，只能用0号数据库。键值对的保存方式和单机一样。另外，节点的clusterState结构，还会保存槽和键的关系。

         typedef structclusterState{
         //….其他内容
         zskiplist*slots_to_keys;

}clusterState;

节点保存槽和键的关系，用的是zskiplist，其分值（score）是槽的编号，每个阶节点成员（member）是数据库的键。如下：

将键这样保存，便于批量操作。例如cluster getkeysinslot <slot> <count>命令（重新分片相关命令），可以返回最多count个，槽是slot的键。

二、重新分片

1、概述

redis集群的重新分片功能，可以将任意数量已经指派给某个节点的槽，修改为指派给另一个节点，且相关槽对应的数据库的键值对数据也迁移到另一个节点。

重新分片工作可以在线进行，集群不需要下线，并且源节点和目标节点都可以正常处理客户端的其他命令。

2、原理

redis重新分片，是由redis集群管理软件redis-trib负责执行的，redis提供了进行重新分配所需的所有命令。而redis-trib软件通过向源节点和目标节点发送命令，来完成重新分片的工作。

对单个槽进行重新分片，步骤如下：

1）redis-trib对目标节点发送命令clustersetslot <slot> importing <source_id>命令，让目标节点准备好从源节点导入编号是slot的槽的键值对。

2）redis-trib对源节点发送命令clustersetslot <slot> migrating <target_id>命令，让源节点准备好将编号是slot的槽的键值对导入到目标节点。

3）redis-trib向源节点发送命令clustergetkeysinslot <slot> <count>命令，获取最多count个属于槽slot的键值对的键。

4）对于第3步的每个键，redis-trib都向源节点发送命令migrate<target_ip> <target_port> <key_name> 0 <timeout>命令，将被选中的键迁移到目标节点。

5）重复3、4步骤，直到所有属于编号slot的槽都完成迁移。

6）redis-trib将命令clustersetsslot <slot> node <target_id>发送给集群中的任一节点，然后命令会在集群中广播，所有节点都会知道槽slot已经归目标节点负责。

如果是多个槽重新分片，则每个槽都会经历上述的步骤进行重新分片。

—written by linhxx 2017.09.15