Redis Cluster

Redis Cluster提供了一种进行数据分片的方法，并在节点之间提供了自动分区。在Redis Cluster中，数据被分散到不同的节点，在这些节点之间保持平衡，并在节点故障时提供自动故障转移。

Redis Cluster关键特性：

1. 自动分片：Redis Cluster自动将数据分为16384个哈希槽（hash slot），并在多个节点间分配这些槽。
2. 节点通讯：Cluster节点使用一个主线程来处理命令请求，另外的线程（通常称为集群总线）来处理节点间的Gossip通讯、故障检测和配置更新。
3. 高可用性：当一个节点发生故障时，它的责任（hash slot）将会被转移给其它节点，实现故障转移。

Redis集群数据分布原理：

Redis Cluster不使用一致性哈希，而是使用固定的16384个哈希槽。每个key通过CRC16算法对16384取模来分配到这些槽中的一个。每个节点负责一部分哈希槽，集群中的每个节点了解哪些槽由哪些节点负责。

Java代码演示：

以下是使用Jedis库与Redis集群通讯的示例代码：

import redis.clients.jedis.HostAndPort;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class RedisClusterShardingExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 定义集群节点
        Set<HostAndPort> nodes = new HashSet<>();
        nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7000));
        nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7001));
        // ... 可以添加更多的节点

        // 创建JedisCluster实例
        try (JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(nodes)) {
            // 执行命令
            jedisCluster.set("foo", "bar");
            String value = jedisCluster.get("foo");
            System.out.println("Fetched value: " + value);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这段代码中，我们首先定义了一个JedisCluster对象，传入包含集群各节点地址的HostAndPort对象集合。然后，我们使用JedisCluster对象进行操作，就好像它是一个单一的Redis实例一样。JedisCluster会处理所有与节点路由和故障转移相关的工作。

源码解析：

Redis Cluster的实现逻辑主要分布在以下几个关键文件中：

• server.c 和 server.h：定义了Redis服务器的主体结构和操作。
• cluster.c 和 cluster.h：包含了集群模式的主要逻辑，包括节点管理、故障检测、数据迁移、请求重定向等。
• crc16.c：包含计算键的哈希槽的CRC16函数。

在cluster.c中，可以找到与哈希槽管理相关的核心功能，例如：

• clusterSlotToKey函数用于记录哪些key属于哪个哈希槽。
• clusterCron函数定期运行，处理节点间的故障恢复和数据迁移。

注意事项：

• 故障转移: 当一个负责特定哈希槽的节点宕机时，这个槽会被分配给其他节点，保证集群的可用性。
• 读写分离: 可以配置从节点（replicas）来进行读操作，减轻主节点的读负担。
• 数据一致性: 对于多个键的操作，需要使用事务或Lua脚本来保持原子性。

在使用Redis Cluster时，用户需要考虑应用程序对数据分布和一致性要求的理解，以便合理设计键名和对集群进行操作。此外，集群的管理和维护也比单一Redis实例要复杂，因为它涉及到多个服务器和网络之间的交互。