Redis是一种开源的、基于内存的键值型数据库,它支持多种数据结构,如字符串、列表、集合、散列、有序集合等。Redis具有高性能、持久化、事务、发布订阅等特点,被广泛用作缓存、消息队列、计数器等场景。
为了解决单机Redis的容量和性能限制,Redis提供了集群模式,即将多个Redis节点组成一个逻辑上的大型Redis节点,实现数据的分布式存储和访问。Redis集群的工作原理和常见问题如下:
1.Redis集群的核心组件是Redis节点和集群管理器。每个Redis节点都是一个独立的Redis服务器,负责存储一部分数据和处理一部分请求。每个Redis节点都会运行一个集群管理器进程,负责维护节点间的通信和协调。
2.Redis集群采用了一种叫做哈希槽(hash slot)的数据分片策略。哈希槽是一个固定大小(16384)的数组,每个元素对应一个键值对。每个键值对都会根据键的CRC16值映射到一个哈希槽中。每个Redis节点都会负责一部分哈希槽,从而实现数据的均匀分布。
3.当客户端向Redis集群发送请求时,首先需要知道目标键值对所在的哈希槽和对应的Redis节点。这可以通过两种方式实现:一种是客户端自己计算键的CRC16值,并根据预先获取的集群信息(如节点地址和哈希槽范围)找到目标节点;另一种是客户端随机选择一个节点发送请求,如果该节点不是目标节点,它会返回一个MOVED错误,告诉客户端正确的节点地址。客户端可以缓存这些信息,以便下次直接访问正确的节点。
4.Redis集群支持主从复制,即每个主节点都可以有若干个从节点,从节点会复制主节点的数据和操作。这样可以提高数据的可用性和容错性,当主节点出现故障时,可以由从节点接管其负责的哈希槽。Redis集群使用了一种叫做故障转移(failover)的机制来实现主从切换。当一个主节点失效时,它的从节点会竞选出一个新的主节点,并通知其他节点更新集群信息。
5.Redis集群也支持动态扩容和缩容,即在不影响服务的情况下增加或减少节点数量。这可以通过两个命令实现:CLUSTER ADDSLOTS和CLUSTER DELSLOTS。这两个命令可以将指定的哈希槽分配给或移除自某个节点,并同步更新其他节点的集群信息。
6.Redis集群有一些限制和注意事项,例如:
7.Redis集群不支持多键操作(如MGET、MSET等),除非所有涉及的键都在同一个哈希槽中。
8.Redis集群不支持事务(如MULTI、EXEC等),因为事务中的命令可能涉及不同的节点,无法保证原子性。
9.Redis集群不支持键过期通知(如EXPIRE、PERSIST等),因为这些命令会导致哈希槽的变化,影响数据的一致性。