引言
Redis集群模式被广泛用于生产环境，本文找几个点捋一下，主要内容：
一、数据分片与分配算法
二、Gosisp协议类型与格式
三、节点选择与通信流程
一、数据分片与分配算法
为了应对流量并发瓶颈，以及方便数据迁移与扩容，数据分片方式是常用的解决方式。
Kafka的分区（partition）、RocketMQ的队列（Queue）、Elasticsearch的主分片/副本（shard）、数据库的分库分表等，均采用数据分片思想应对高并发流量。
Redis的集群模式也不例外，采用虚拟槽slot实现数据分片。
Redis的槽位范围0~16383，共16384个槽位。
Redis Cluster中每个节点负责一部分槽数量，分配算法：slot=CRC16（key）&16383。
槽位分配与选择示意图如下：
二、Gosisp协议类型与格式
1、Gosisp协议类型
节点通信使用Gosisp协议，消息类型有：ping消息、pong消息、meet消息、fail消息。
- MEET消息：当新节点加入时握手使用。
- PING消息：节点之间周期性地发送ping消息、交换状态。
- PONG消息：收到meet、ping消息的响应、并封装自身状态消息。
- FAIL消息：当节点下线时，像集群广播一个fail消息，其他节点收到会更新该节点的状态。
通信端口=节点端口 10000
每个节点周期性的选择几个节点发送ping消息
2、消息头格式
消息头的结构在clusterMsg中，具体属性如下：
字段 | 说明 | 简述 |
|---|---|---|
char sig[4] | Signature "RCmb" (Redis Cluster message bus). | 信号签名 |
uint32_t totlen | Total length of this message | 消息长度 |
uint16_t ver | Protocol version, currently set to 1 | 协议版本 |
uint16_t port | TCP base port number | 端口信息 |
uint16_t type | Message type | 消息类型，ping、meet、pong等 |
uint16_t count | Only used for some kind of messages | 消息体包含的节点数量 |
uint64_t currentEpoch | The epoch accordingly to the sending node | 发送节点的纪元（epoch）配置 |
uint64_t configEpoch | The config epoch if it's a master, or the last epoch advertised by its master if it is a slave | 主从节点中，主节点的纪元配置 |
uint64_t offset | Master replication offset if node is a master or processed replication offset if node is a slave | 复制偏移量 |
char sender[CLUSTER_NAMELEN] | Name of the sender node | 发送节点的nodeId信息 |
unsigned char myslots[CLUSTER_SLOTS/8] | myslots info | 发送节点负责的槽位信息 |
char slaveof[CLUSTER_NAMELEN] | 从节点的nodeId信息 | |
char myip[NET_IP_STR_LEN] | Sender IP, if not all zeroed | 发送者IP |
uint16_t extensions | Number of extensions sent along with this packet | 扩展信息 |
char notused1[30] | 30 bytes reserved for future usage | 保留30个字节扩展供未来使用 |
uint16_t pport | Sender TCP plaintext port, if base port is TLS | 如果基础端口为TLS，TCP的明文端口 |
uint16_t cport | Sender TCP cluster bus port | 发送者TCP集群总线端口 |
uint16_t flags | Sender node flags | 发送节点标识，区分主从以及是否下线 |
unsigned char state | Cluster state from the POV of the sender | 发送者角度的集群状态 |
unsigned char mflags[3] | Message flags: CLUSTERMSG_FLAG[012]_... | 消息标识 |
union clusterMsgData data | 消息体正文 |
3、消息体格式
消息体clusterMsgData结构如下：
代码语言：javascript复制union clusterMsgData {
/* PING, MEET and PONG */
struct {
/* Array of N clusterMsgDataGossip structures */
clusterMsgDataGossip gossip[1];
/* Extension data that can optionally be sent for ping/meet/pong
* messages. We can't explicitly define them here though, since
* the gossip array isn't the real length of the gossip data. */
} ping;
/* FAIL */
struct {
clusterMsgDataFail about;
} fail;
/* PUBLISH */
struct {
clusterMsgDataPublish msg;
} publish;
/* UPDATE */
struct {
clusterMsgDataUpdate nodecfg;
} update;
/* MODULE */
struct {
clusterMsgModule msg;
} module;
};
备注：clusterMsgDataGossip：PING, MEET and PONG采用的消息结构体，详细如下。
代码语言：javascript复制typedef struct {
char nodename[CLUSTER_NAMELEN];
uint32_t ping_sent;
uint32_t pong_received;
char ip[NET_IP_STR_LEN]; /* IP address last time it was seen */
uint16_t port; /* base port last time it was seen */
uint16_t cport; /* cluster port last time it was seen */
uint16_t flags; /* node->flags copy */
uint16_t pport; /* plaintext-port, when base port is TLS */
uint16_t notused1;
} clusterMsgDataGossip;
- nodename：节点NodeId
- ping_sent：最后一次向该节点发送ping消息时间
- pong_received：最后一次接受该节点pong消息时间
- ip/port/cport/flags/pport：IP端口以及节点标识
三、节点选择与通信流程
1、节点通信流程
两个节点之间发送MEET/PING消息，回复PONG消息的流程如下。
2、通信节点选择
Gosisp协议PING/PONG通信时，具体选择哪个节点发起通信？
每秒从本地实例列表选择5个节点，在这5个节点中选择最久没有通信的实例，向该实例发送PING消息。
避免一些实例节点一直选不到，会有一个定时任务扫描兜底措施。
集群内部每秒10次的固定频率扫描本地缓存节点列表，也就是每100ms一次。
如果节点：PONG更新时间>（cluster-node-timeout/2）立即向该节点发送PING消息。
cluster-node-timeout是判定实例故障的心跳超时时间，默认15秒。
