Redis 集群架构

1. 哨兵架构的局限性

       在哨兵架构中，虽然我们可以利用哨兵在主服务器宕机时，快速、自动地选择一个新的主服务器，但是在选择的这段时间依然无法进行写操作。

       同时，如果我们想使Redis的存储能力达到1T，那么主从架构是无法达到的。我所见过的计算机内存最大为 64G，和 1T相差甚远。

       由此，便产生了Redis的集群架构。

2. Redis 集群架构

       Redis的集群架构图如下：

       Redis的集群是Redis提供的分布式数据库方案，集群通过分片来进行数据共享，并提供复制和故障转移功能。

       优点

       存储容量不受限制，可以进行横向扩容，新增Master即可。

       数据分片可理解为hash的方式，被存储到不同的Master中，如果其中一个Master挂掉，那么有新的数据进行插入，并不意味着一定插入到挂掉的Master中，倘若Master的数量越多，那么数据插入挂掉的Master的概率便越小。同时，Sentinel会快速进行主服务器的重新选举，数据被丢失的概率极低。可见，可用性非常高，并且读写的吞吐量也很高。

3. 槽指派

       Redis 集群通过分片的方式来保存数据库中的键值对:集群的整个数据库被分为16384个槽(slot),数据库中的每个键都属于这16384个槽的其中一个（键并不存储在槽中，还是在 Redis服务器中，通过槽可以确定其所属的节点，找到该节点后再节点的数据库中进行键值对操作,而槽的作用是进行分流），集群中的每个节点可以处理0个或最多16384个槽。

       当数据库中的16384个槽都有节点在处理时，集群处于上线状态（ok）；如果数据库中有任何一个槽没有得到处理，那么集群处于下线状态( fail )。

       如果集群启动后，并没有分配槽位，所以并不能使用。

       槽被指派好后，结构图如下所示：

4. 在集群中执行命令

       当客户端向节点发送与数据库键有关的命令时，接收命令的节点会计算出命令要处理的数据库键属于哪个槽，并检查这个槽是否指派给了自己:

• 如果键所在的槽正好就指派给了当前节点，那么节点直接执行这个命令。
• 如果键所在的槽并没有指派给当前节点，那么节点会向客户端返回一个MOVED错
  误，指引客户端转向( redirect )至正确的节点，并再次发送之前想要执行的命令。

4.1 计算键属于哪个槽

       节点使用以下算法来计算给定键key属于哪个槽:

def slot_number(key):
	return CRC16(key) & 16383

       其中CRC16(key)语句用于计算键key的CRC-16·校验和，而& 16383则用于计算出介于0-16383的整数作为键key的槽号。