Redis【有与无】【Lettuce】L5.Redis Cluster
本文章基于Redis 6.0.9版本，Lettuce 6.0.1.RELEASE版本
目录
1.Redis Cluster
1.1.命令路由
1.2.跨槽命令执行和所选命令的全集群执行
例子1.使用NodeSelection API从所有复制节点中读取所有键
1.3.刷新集群拓扑视图
1.4.Redis群集连接对象的连接计数
1.5.客户端选项
1.6.例子
例子2.连接到Redis集群
示例3.连接到具有多个种子节点的Redis群集
例子4.启用定期集群拓扑视图更新
例子5.启用自适应集群拓扑视图更新
例子6.获得一个节点连接
1.Redis Cluster
Lettuce通过以下方式支持Redis Cluster：
- 支持所有CLUSTER命令
- 基于命令键的哈希槽（hash slot）的命令路由
- 所选集群命令的高级抽象
- 在多个群集节点上执行命令
- MOVED和ASK重定向处理
- 通过插槽（slot）和host/port获得与群集节点的直接连接（自3.3起）
- SSL和身份验证（从4.2开始）
- 定期和自适应群集拓扑更新
- 发布/订阅
连接到Redis集群需要一个或多个初始种子节点。 完整的集群拓扑视图（topology）（分区）是在第一个连接上获得的，因此你无需指定所有集群节点。 指定多个种子节点有助于提高弹性，因为即使种子节点不可用，Lettuce仍可以连接群集。 Lettuce拥有多个连接，可根据需要打开。 你可以自由操作这些连接。
可以将连接绑定到特定的host或nodeId。 即使nodeId由其他host处理，绑定到nodeId的连接也将始终坚持该nodeId。 对不属于群集的未知nodeId或host/ports的请求将被拒绝。 不要关闭连接。 否则，将发生不可预测的行为。 还请记住，群集连接本身会使用节点连接来执行群集操作：如果阻止一个连接，则群集连接的所有其他用户可能会受到影响。
1.1.命令路由
Redis Cluster的概念基于分片。 群集中的每个上游（upstream）节点都处理一个或多个插槽（slots）。 插槽是分片的单位，使用CRC16 MOD 16384根据命令的键计算得出。还可以使用哈希标签（例如{user:1000}.foo）指定哈希插槽。
包含至少一个键的每个请求都基于其哈希槽路由到相应的节点。没有键的命令在默认连接上执行，该默认连接最有可能指向第一个提供的RedisURI。 相同的规则适用于对多个键进行操作的命令，但限制是所有键必须位于同一插槽中。在多个插槽上运行的命令将以CROSSSLOT 错误终止。
1.2.跨槽命令执行和所选命令的全集群执行
常规Redis Cluster命令仅限于单槽键操作（共享同一哈希槽的单键命令或多键命令）。
可以通过对一组选定的多键命令使用高级群集API来缓解跨槽限制。 对具有不同插槽的键进行操作的命令将分解为多个命令。 单个命令以fork/join方式触发。 同时发出命令以避免同步链接。 结果在命令完成之前已同步。
跨槽命令执行支持以下命令：
DEL: 删除键。 返回已删除的键的数量。EXISTS: 计算负责特定键的上游（upstream）节点中存在的键数量。MGET: 获取所有给定键的值。 按键顺序返回值。MSET: 为所有给定的键设置多个key/value对。 始终返回OK。TOUCH: 更改所有给定键的最后访问时间。 返回被触摸的键数。UNLINK: 删除键并在其他线程中回收内存。 返回已删除的键的数量。
在多个群集节点操作上执行以下命令：
CLIENT SETNAME: 在所有已知的群集节点连接上设置客户端名称。 始终返回OK。KEYS: Return/Stream存储在所有上游节点（upstreams）的所有键。DBSIZE: 返回所有上游节点（upstreams）存储的键数。FLUSHALL: 刷新集群上游节点（upstreams）的所有数据。 始终返回OK。FLUSHDB: 刷新集群上节点（upstreams）的所有数据。 始终返回OK。RANDOMKEY: Return a random key from a random upstream.从随机上游节点（upstream）返回一个随机键。SCAN: 根据ReadFrom设置在整个集群中扫描键空间。SCRIPT FLUSH: 从所有群集节点上的脚本缓存中删除所有脚本。SCRIPT LOAD: 将脚本加载到所有节点上的Lua脚本缓存中。SCRIPT KILL: 杀死所有集群节点上当前正在执行的脚本。 即使没有脚本在运行，此调用也不会失败。SHUTDOWN: 同步将数据集保存到磁盘，然后关闭群集的所有节点。
以下API可以执行跨槽命令：
RedisAdvancedClusterCommandsRedisAdvancedClusterAsyncCommandsRedisAdvancedClusterReactiveCommands
一个或多个群集节点上执行命令
有时必须在多个群集节点上执行命令。 先进的群集API允许选择一组节点（例如，所有上游节点（upstreams），所有复制节点（replicas））并在该节点上触发命令。
例子1.使用NodeSelection API从所有复制节点中读取所有键
RedisAdvancedClusterAsyncCommands async = clusterClient.connect().async();
AsyncNodeSelection replicas = connection.slaves();
AsyncExecutions> executions = replicas.commands().keys("*");
executions.forEach(result -> result.thenAccept(keys -> System.out.println(keys))); 这些命令是同时触发的。 该API当前仅适用于异步命令。 命令被分派到选择中的节点，结果（CompletionStage）可通过AsyncExecutions获得。
节点选择可以是动态的也可以是静态的。 动态节点选择会在集群拓扑视图刷新时更新其节点集。 可以通过以下预设来构造节点选择：
- 上游节点（upstreams）
- 复制节点（replicas ）(在激活的READONLY模式下进行连接)
- 所有节点（all nodes）
通过实现自定义谓词或lambda，可以自定义选择节点。
特定结果映射到节点选择中涉及的群集节点（RedisClusterNode）。 你可以从AsyncExecutions获取涉及的RedisClusterNodes 集合和所有结果作为CompletableFuture 。
节点选择API是技术预览，可以随时更改。 该方法允许强大的操作，但需要用户的进一步反馈。 因此，随时贡献自己的力量。
1.3.刷新集群拓扑视图
Redis群集配置可能会在运行时更改。 可以添加新节点，可以更改特定插槽的上游节点（upstream）。 Lettuce透明地处理MOVED和ASK重定向，但是如果有太多命令运行到重定向中，则应刷新集群拓扑（topology）视图。 拓扑绑定到RedisClusterClient实例。 一个RedisClusterClient实例创建的所有集群连接共享同一集群拓扑视图。 该视图可以通过三种方式更新：
- 通过调用 RedisClusterClient.reloadPartitions
- 根据时间间隔在后台进行定期更新
- 基于持久断开连接和
MOVED/ASK重定向的后台自适应更新
缺省情况下，命令遵循-ASK和-MOVED最多重定向5次，直到命令执行失败为止。 后台拓扑更新从通过RedisClusterClient获得的第一个连接开始。
1.4.Redis群集连接对象的连接计数
使用独立Redis，单个连接对象与单个传输连接相关。 Redis Cluster的工作原理有所不同：Redis Cluster的连接对象由多个传输连接组成。 这些是：
- 默认连接对象（用于key-less命令和发布/订阅消息发布）
- 每个节点的连接（用于与单个群集节点通信的读/写连接）
- 使用
ReadFrom时：每个只读复制节点的只读连接（只读连接，用于从只读复制节点读取数据）
连接是按需分配的，而不是从最少量的连接开始就预先分配的。 计算单个连接对象的最大传输连接数的公式：
1 + (N * 2)其中N是群集节点的数量。
除连接对象外，RedisClusterClient使用其他连接进行拓扑刷新。 这些在拓扑刷新时创建，并在获取拓扑后关闭：
- 集群拓扑刷新的连接集（每个集群节点的连接）
1.5.客户端选项
参见L6.客户端选项
1.6.例子
例子2.连接到Redis集群
RedisURI redisUri = RedisURI.Builder.redis("localhost").withPassword("authentication").build();
RedisClusterClient clusterClient = RedisClusterClient.create(redisUri);
StatefulRedisClusterConnection connection = clusterClient.connect();
RedisAdvancedClusterCommands syncCommands = connection.sync();
...
connection.close();
clusterClient.shutdown(); 示例3.连接到具有多个种子节点的Redis群集
RedisURI node1 = RedisURI.create("node1", 6379);
RedisURI node2 = RedisURI.create("node2", 6379);
RedisClusterClient clusterClient = RedisClusterClient.create(Arrays.asList(node1, node2));
StatefulRedisClusterConnection connection = clusterClient.connect();
RedisAdvancedClusterCommands syncCommands = connection.sync();
...
connection.close();
clusterClient.shutdown(); 例子4.启用定期集群拓扑视图更新
RedisClusterClient clusterClient = RedisClusterClient.create(RedisURI.create("localhost", 6379));
ClusterTopologyRefreshOptions topologyRefreshOptions = ClusterTopologyRefreshOptions.builder()
.enablePeriodicRefresh(10, TimeUnit.MINUTES)
.build();
clusterClient.setOptions(ClusterClientOptions.builder()
.topologyRefreshOptions(topologyRefreshOptions)
.build());
...
clusterClient.shutdown();例子5.启用自适应集群拓扑视图更新
RedisURI node1 = RedisURI.create("node1", 6379);
RedisURI node2 = RedisURI.create("node2", 6379);
RedisClusterClient clusterClient = RedisClusterClient.create(Arrays.asList(node1, node2));
ClusterTopologyRefreshOptions topologyRefreshOptions = ClusterTopologyRefreshOptions.builder()
.enableAdaptiveRefreshTrigger(RefreshTrigger.MOVED_REDIRECT, RefreshTrigger.PERSISTENT_RECONNECTS)
.adaptiveRefreshTriggersTimeout(30, TimeUnit.SECONDS)
.build();
clusterClient.setOptions(ClusterClientOptions.builder()
.topologyRefreshOptions(topologyRefreshOptions)
.build());
...
clusterClient.shutdown();例子6.获得一个节点连接
RedisURI node1 = RedisURI.create("node1", 6379);
RedisURI node2 = RedisURI.create("node2", 6379);
RedisClusterClient clusterClient = RedisClusterClient.create(Arrays.asList(node1, node2));
StatefulRedisClusterConnection connection = clusterClient.connect();
RedisClusterCommands node1 = connection.getConnection("host", 7379).sync();
...
// do not close node1
connection.close();
clusterClient.shutdown();