redis重新分片及迁移技术

redis分片

分片场景

在业务量相对较小的时候，可以将所有数据都存到一台机器上，只使用redis单机模式，不存在分片问题。如果业务的数据量超过一台物理机器的内存大小时，则会面对扩展问题，需要多台机器去存数据，此时，需要使用到redis的分片技术。

如何分片

redis通过分slot的方式进行分片。例如有A、B、C三台机器组成的一个集群。对于集群里面的节点而言，三者会全部覆盖16384个slots（2K字节bit）。对于每一个请求而言，会通过一个hash算法，得到一个2K字节（16384个slots）范围内的一个值，这个值则对应唯一一个节点，这个节点处理该请求。

扩容场景

当资源不够，需要增加节点时，需要对slots进行节点的重复分配。而此时，又不能停止对外服务，解决方案如何？
假设原来有三个节点：A（0至5000），B（5001至10000），C（10001到16383）。现在需要增加第四个节点D节点进来，重新分配如下：

节点	范围
A	0~5000
B	5001~10000
C	10001~13000
D	13000~16383

需要将C节点的slots，从13000~16383的slot迁移到D节点中。redis通过提供一组命令原语完成迁移操作。

迁移逻辑

迁移工作，可以使用redis-trib管理软件进行迁移，具体原理如下：
1、对目标节点，即是D节点发送cluster setslot import 命令，让目标节点做好准备接收迁移准备。
2、对源节点，即是C节点，发送cluster setslot migrating命令，让源节点做好准备迁移准备。
3、对源节点，发送cluster getkeysinslot 命令，获取对应slot的最多count个属于slot的key名。
4、对于步骤3中获取的key，向源节点发送命令migrate 0 命令，将被选中的键原子地从源节点迁移到目标节点。
5、重复上述3，4步骤，直到所有key都迁移成功

迁移期间访问问题

当在迁移过程中，如果被访问的slot，可能会有部分key存在在源节点，有部分在目标节点中。
1、当客户端发送请求到源节点的时候，源节点会查看对应的key是否还在本节点，如果存在，则直接执行命令返回给客户。如果不存在，则会给客户端返回一个ASK错误，指引客户端往正在导入的目标slot去请求对应的key。客户端可以通过返回的ASK错误中的目标节点进行对应KEY的请求。
2、当客户端发送请求到目标节点时。
1）如果客户端请求时，带上ASKING标识，由目标节点会执行对应KEY的查询。正常情况下，如果是通过查询源slot，获取ASK错误之后，再到目标节点进行查询的时候，需要带上ASKING标识。
2）如果客户端请求时，未带上ASKING标识，原由上，对应的slot还属于源节点，则目标节点会拒绝执行KEY查询，会返回一个MOVED错误给客户端，告诉客户端对应的KEY的slot属于源节点。正常情况下，如果第一次请求KEY到了正在迁移的目标节点，则会收到MOVED错误。

总结

不仅是redis，自己设计的业务系统，如果遇到数据需要不间断对外服务的迁移扩容情况时，也可以参考redis的数据分片的迁移方案。
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