本篇內(nèi)容介紹了“redis緩存在系統(tǒng)中用來做什么”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！

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一、緩存在系統(tǒng)中用來做什么？

1. 少量數(shù)據(jù)存儲，高速讀寫訪問。通過數(shù)據(jù)全部in-momery 的方式來保證高速訪問，同時提供數(shù)據(jù)落地的功能，實際這正是Redis最主要的適用場景。

2. 海量數(shù)據(jù)存儲，分布式系統(tǒng)支持，數(shù)據(jù)一致性保證，方便的集群節(jié)點添加/刪除。Redis3.0以后開始支持集群，實現(xiàn)了半自動化的數(shù)據(jù)分片，不過需要smart-client的支持。

二、從不同的角度來詳細介紹redis

網(wǎng)絡(luò)模型：Redis使用單線程的IO復(fù)用模型，自己封裝了一個簡單的AeEvent事件處理框架，主要實現(xiàn)了epoll、kqueue和select，對于單純只有IO操作來說，單線程可以將速度優(yōu)勢發(fā)揮到最大，但是Redis也提供了一些簡單的計算功能，比如排序、聚合等，對于這些操作，單線程模型實際會嚴(yán)重影響整體吞吐量，CPU計算過程中，整個IO調(diào)度都是被阻塞住的。

內(nèi)存管理：Redis使用現(xiàn)場申請內(nèi)存的方式來存儲數(shù)據(jù)，并且很少使用free-list等方式來優(yōu)化內(nèi)存分配，會在一定程度上存在內(nèi)存碎片，Redis跟據(jù)存儲命令參數(shù)，會把帶過期時間的數(shù)據(jù)單獨存放在一起，并把它們稱為臨時數(shù)據(jù)，非臨時數(shù)據(jù)是永遠不會被剔除的，即便物理內(nèi)存不夠，導(dǎo)致swap也不會剔除任何非臨時數(shù)據(jù)（但會嘗試剔除部分臨時數(shù)據(jù)），這點上Redis更適合作為存儲而不是cache。

數(shù)據(jù)一致性問題：在一致性問題上，個人感覺redis沒有memcached實現(xiàn)的好，Memcached提供了cas命令，可以保證多個并發(fā)訪問操作同一份數(shù)據(jù)的一致性問題。 Redis沒有提供cas 命令，并不能保證這點，不過Redis提供了事務(wù)的功能，可以保證一串命令的原子性，中間不會被任何操作打斷。

支持的KEY類型：Redis除key/value之外，還支持list,set,sorted set,hash等眾多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供了KEYS進行枚舉操作，但不能在線上使用，如果需要枚舉線上數(shù)據(jù)，Redis提供了工具可以直接掃描其dump文件，枚舉出所有數(shù)據(jù)，Redis還同時提供了持久化和復(fù)制等功能。

客戶端支持：redis官方提供了豐富的客戶端支持，包括了絕大多數(shù)編程語言的客戶端，比如我此次測試就選擇了官方推薦了Java客戶端Jedis.里面提供了豐富的接口、方法使得開發(fā)人員無需關(guān)系內(nèi)部的數(shù)據(jù)分片、讀取數(shù)據(jù)的路由等，只需簡單的調(diào)用即可，非常方便。

數(shù)據(jù)復(fù)制：從2.8開始，Slave會周期性（每秒一次）發(fā)起一個Ack確認復(fù)制流（replication stream）被處理進度， Redis復(fù)制工作原理詳細過程如下：

1. 如果設(shè)置了一個Slave，無論是第一次連接還是重連到Master，它都會發(fā)出一個SYNC命令；

2. 當(dāng)Master收到SYNC命令之后，會做兩件事：

a) Master執(zhí)行BGSAVE：后臺寫數(shù)據(jù)到磁盤（rdb快照）；

b) Master同時將新收到的寫入和修改數(shù)據(jù)集的命令存入緩沖區(qū)（非查詢類）；

3. 當(dāng)Master在后臺把數(shù)據(jù)保存到快照文件完成之后，Master會把這個快照文件傳送給Slave，而Slave則把內(nèi)存清空后，加載該文件到內(nèi)存中；

4. 而Master也會把此前收集到緩沖區(qū)中的命令，通過Reids命令協(xié)議形式轉(zhuǎn)發(fā)給Slave，Slave執(zhí)行這些命令，實現(xiàn)和Master的同步；

5. Master/Slave此后會不斷通過異步方式進行命令的同步，達到最終數(shù)據(jù)的同步一致；

6. 需要注意的是Master和Slave之間一旦發(fā)生重連都會引發(fā)全量同步操作。但在2.8之后，也可能是部分同步操作。

2.8開始，當(dāng)Master和Slave之間的連接斷開之后，他們之間可以采用持續(xù)復(fù)制處理方式代替采用全量同步。

Master端為復(fù)制流維護一個內(nèi)存緩沖區(qū)（in-memory backlog），記錄最近發(fā)送的復(fù)制流命令；同時，Master和Slave之間都維護一個復(fù)制偏移量(replication offset)和當(dāng)前Master服務(wù)器ID（Masterrun id）。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷開，Slave嘗試重連時：

a. 如果MasterID相同（即仍是斷網(wǎng)前的Master服務(wù)器），并且從斷開時到當(dāng)前時刻的歷史命令依然在Master的內(nèi)存緩沖區(qū)中存在，則Master會將缺失的這段時間的所有命令發(fā)送給Slave執(zhí)行，然后復(fù)制工作就可以繼續(xù)執(zhí)行了；

b. 否則，依然需要全量復(fù)制操作。

讀寫分離：redis支持讀寫分離，而且使用簡單，只需在配置文件中把redis讀服務(wù)器和寫服務(wù)器進行配置，多個服務(wù)器使用逗號分開如下：

水平動態(tài)擴展：歷時三年之久，終于等來了期待已由的Redis 3.0。新版本主要是實現(xiàn)了Cluster的功能，增刪集群節(jié)點后會自動的進行數(shù)據(jù)遷移。實現(xiàn) Redis 集群在線重配置的核心就是將槽從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點的能力。因為一個哈希槽實際上就是一些鍵的集合， 所以 Redis 集群在重哈希（rehash）時真正要做的，就是將一些鍵從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點。

數(shù)據(jù)淘汰策略：redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時候，就會施行數(shù)據(jù)淘汰策略。redis 提供 6種數(shù)據(jù)淘汰策略：

• volatile-lru：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

• volatile-ttl：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰

• volatile-random：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

• allkeys-lru：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

• allkeys-random：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

• no-enviction（驅(qū)逐）：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)

三、集群（即分布式）

下面詳細介紹一下redis的集群功能，從3.0以后的版本開始支持集群功能，也就是正真意義上實現(xiàn)了分布式。

Redis 集群是一個分布式（distributed）、容錯（fault-tolerant）的 Redis 實現(xiàn)， 集群可以使用的功能是普通單機 Redis 所能使用的功能的一個子集（subset）。

Redis 集群中不存在中心（central）節(jié)點或者代理（proxy）節(jié)點， 集群的其中一個主要設(shè)計目標(biāo)是達到線性可擴展性（linear scalability）。

Redis 集群為了保證一致性（consistency）而犧牲了一部分容錯性： 系統(tǒng)會在保證對網(wǎng)絡(luò)斷線（netsplit）和節(jié)點失效（node failure）具有有限（limited）抵抗力的前提下，盡可能地保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

集群特性：

(1)所有的redis節(jié)點彼此互聯(lián)(PING-PONG機制),內(nèi)部使用二進制協(xié)議優(yōu)化傳輸速度和帶寬。

(2)節(jié)點的fail是通過集群中超過半數(shù)的節(jié)點檢測失效時才生效。

(3)客戶端與redis節(jié)點直連,不需要中間proxy層.客戶端不需要連接集群所有節(jié)點,連接集群中任何一個可用節(jié)點即可。

(4)redis-cluster把所有的物理節(jié)點映射到[0-16383]slot上,cluster 負責(zé)維護node<->slot<->value

Redis 集群實現(xiàn)的功能子集：

Redis集群實現(xiàn)了單機 Redis 中， 所有處理單個數(shù)據(jù)庫鍵的命令。針對多個數(shù)據(jù)庫鍵的復(fù)雜計算操作， 比如集合的并集操作、合集操作沒有被實現(xiàn)，那些理論上需要使用多個節(jié)點的多個數(shù)據(jù)庫鍵才能完成的命令也沒有被實現(xiàn)。在將來， 用戶也許可以通過 MIGRATE COPY 命令，在集群的計算節(jié)點（computation node）中執(zhí)行針對多個數(shù)據(jù)庫鍵的只讀操作， 但集群本身不會去實現(xiàn)那些需要將多個數(shù)據(jù)庫鍵在多個節(jié)點中移來移去的復(fù)雜多鍵命令。

Redis 集群不像單機Redis 那樣支持多數(shù)據(jù)庫功能， 集群只使用默認的 0 號數(shù)據(jù)庫， 并且不能使用 SELECT 命令。

Redis 集群協(xié)議中的客戶端和服務(wù)器：

Redis 集群中的節(jié)點有以下責(zé)任：

1. 持有鍵值對數(shù)據(jù)。

2. 記錄集群的狀態(tài)，包括鍵到正確節(jié)點的映射（mappingkeys to right nodes）。

3. 自動發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點，識別工作不正常的節(jié)點，并在有需要時，在從節(jié)點中選舉出新的主節(jié)點。

為了執(zhí)行以上列出的任務(wù)， 集群中的每個節(jié)點都與其他節(jié)點建立起了“集群連接（cluster bus）”， 該連接是一個 TCP 連接， 使用二進制協(xié)議進行通訊。

節(jié)點之間使用Gossip 協(xié)議 來進行以下工作：

1. 傳播（propagate）關(guān)于集群的信息，以此來發(fā)現(xiàn)新的節(jié)點。

2. 向其他節(jié)點發(fā)送 PING 數(shù)據(jù)包，以此來檢查目標(biāo)節(jié)點是否正常運作。

3. 在特定事件發(fā)生時，發(fā)送集群信息。

4. 除此之外， 集群連接還用于在集群中發(fā)布或訂閱信息。

因為集群節(jié)點不能代理（proxy）命令請求， 所以客戶端應(yīng)該在節(jié)點返回 -MOVED 或者 -ASK 轉(zhuǎn)向（redirection）錯誤時，自行將命令請求轉(zhuǎn)發(fā)至其他節(jié)點。因為客戶端可以自由地向集群中的任何一個節(jié)點發(fā)送命令請求， 并可以在有需要時， 根據(jù)轉(zhuǎn)向錯誤所提供的信息， 將命令轉(zhuǎn)發(fā)至正確的節(jié)點，所以在理論上來說， 客戶端是無須保存集群狀態(tài)信息的。不過， 如果客戶端可以將鍵和節(jié)點之間的映射信息保存起來， 可以有效地減少可能出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向次數(shù)， 籍此提升命令執(zhí)行的效率。

鍵分布模型

Redis 集群的鍵空間被分割為 16384 個槽（slot）， 集群的最大節(jié)點數(shù)量也是 16384 個。

推薦的最大節(jié)點數(shù)量為 1000 個左右。每個主節(jié)點都負責(zé)處理 16384 個哈希槽的其中一部分。

當(dāng)我們說一個集群處于“穩(wěn)定”（stable）狀態(tài)時， 指的是集群沒有在執(zhí)行重配（reconfiguration）操作，每個哈希槽都只由一個節(jié)點進行處理。重配置指的是將某個/某些槽從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點。一個主節(jié)點可以有任意多個從節(jié)點，這些從節(jié)點用于在主節(jié)點發(fā)生網(wǎng)絡(luò)斷線或者節(jié)點失效時， 對主節(jié)點進行替換。

集群節(jié)點屬性：

每個節(jié)點在集群中都有一個獨一無二的 ID ， 該 ID 是一個十六進制表示的 160 位隨機數(shù)， 在節(jié)點第一次啟動時由 /dev/urandom 生成。

節(jié)點會將它的 ID 保存到配置文件， 只要這個配置文件不被刪除，節(jié)點就會一直沿用這個 ID 。節(jié)點 ID 用于標(biāo)識集群中的每個節(jié)點。一個節(jié)點可以改變它的 IP 和端口號， 而不改變節(jié)點 ID 。集群可以自動識別出 IP/端口號的變化， 并將這一信息通過 Gossip 協(xié)議廣播給其他節(jié)點知道。

以下是每個節(jié)點都有的關(guān)聯(lián)信息， 并且節(jié)點會將這些信息發(fā)送給其他節(jié)點：

1. 節(jié)點所使用的 IP 地址和 TCP 端口號。

2. 節(jié)點的標(biāo)志（flags）。

3. 節(jié)點負責(zé)處理的哈希槽。

4. 節(jié)點最近一次使用集群連接發(fā)送 PING 數(shù)據(jù)包（packet）的時間。

5. 節(jié)點最近一次在回復(fù)中接收到 PONG 數(shù)據(jù)包的時間。

6. 集群將該節(jié)點標(biāo)記為下線的時間。

7. 該節(jié)點的從節(jié)點數(shù)量。

8. 如果該節(jié)點是從節(jié)點的話，那么它會記錄主節(jié)點的節(jié)點 ID 。如果這是一個主節(jié)點的話，那么主節(jié)點 ID 這一欄的值為 0000000 。

以上信息的其中一部分可以通過向集群中的任意節(jié)點（主節(jié)點或者從節(jié)點都可以）發(fā)送 CLUSTER NODES 命令來獲得。

節(jié)點握手：

節(jié)點總是應(yīng)答（accept）來自集群連接端口的連接請求，并對接收到的 PING 數(shù)據(jù)包進行回復(fù)， 即使這個 PING 數(shù)據(jù)包來自不可信的節(jié)點。然而，除了 PING 之外， 節(jié)點會拒絕其他所有并非來自集群節(jié)點的數(shù)據(jù)包。要讓一個節(jié)點承認另一個節(jié)點同屬于一個集群，只有以下兩種方法：

1. 一個節(jié)點可以通過向另一個節(jié)點發(fā)送 MEET 信息，來強制讓接收信息的節(jié)點承認發(fā)送信息的節(jié)點為集群中的一份子。 一個節(jié)點僅在管理員顯式地向它發(fā)送CLUSTER MEET ipport 命令時， 才會向另一個節(jié)點發(fā)送 MEET 信息。

2. 如果一個可信節(jié)點向另一個節(jié)點傳播第三者節(jié)點的信息， 那么接收信息的那個節(jié)點也會將第三者節(jié)點識別為集群中的一份子。也即是說， 如果 A 認識 B ， B 認識 C ， 并且 B 向 A 傳播關(guān)于 C 的信息， 那么 A 也會將 C 識別為集群中的一份子， 并嘗試連接 C 。

這意味著如果我們將一個/一些新節(jié)點添加到一個集群中， 那么這個/這些新節(jié)點最終會和集群中已有的其他所有節(jié)點連接起來。

這說明只要管理員使用 CLUSTER MEET 命令顯式地指定了可信關(guān)系，集群就可以自動發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點。這種節(jié)點識別機制通過防止不同的 Redis 集群因為 IP 地址變更或者其他網(wǎng)絡(luò)事件的發(fā)生而產(chǎn)生意料之外的聯(lián)合（mix）， 從而使得集群更具健壯性。當(dāng)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)連接斷開時，它會主動連接其他已知的節(jié)點。

MOVED 轉(zhuǎn)向：

一個 Redis 客戶端可以向集群中的任意節(jié)點（包括從節(jié)點）發(fā)送命令請求。節(jié)點會對命令請求進行分析， 如果該命令是集群可以執(zhí)行的命令， 那么節(jié)點會查找這個命令所要處理的鍵所在的槽。如果要查找的哈希槽正好就由接收到命令的節(jié)點負責(zé)處理，那么節(jié)點就直接執(zhí)行這個命令。另一方面， 如果所查找的槽不是由該節(jié)點處理的話， 節(jié)點將查看自身內(nèi)部所保存的哈希槽到節(jié)點 ID 的映射記錄，并向客戶端回復(fù)一個 MOVED 錯誤。

即使客戶端在重新發(fā)送 GET 命令之前， 等待了非常久的時間，以至于集群又再次更改了配置， 使得節(jié)點 127.0.0.1:6381 已經(jīng)不再處理槽 3999 ， 那么當(dāng)客戶端向節(jié)點 127.0.0.1:6381 發(fā)送 GET 命令的時候， 節(jié)點將再次向客戶端返回 MOVED 錯誤， 指示現(xiàn)在負責(zé)處理槽 3999 的節(jié)點。

雖然我們用 ID 來標(biāo)識集群中的節(jié)點， 但是為了讓客戶端的轉(zhuǎn)向操作盡可能地簡單，，節(jié)點在 MOVED 錯誤中直接返回目標(biāo)節(jié)點的 IP 和端口號，而不是目標(biāo)節(jié)點的 ID 。但一個客戶端應(yīng)該記錄（memorize）下“槽 3999 由節(jié)點 127.0.0.1:6381 負責(zé)處理“這一信息， 這樣當(dāng)再次有命令需要對槽 3999 執(zhí)行時， 客戶端就可以加快尋找正確節(jié)點的速度。

注意， 當(dāng)集群處于穩(wěn)定狀態(tài)時， 所有客戶端最終都會保存有一個哈希槽至節(jié)點的映射記錄（map of hash slots to nodes）， 使得集群非常高效： 客戶端可以直接向正確的節(jié)點發(fā)送命令請求， 無須轉(zhuǎn)向、代理或者其他任何可能發(fā)生單點故障（single point failure）的實體（entiy）。

除了 MOVED轉(zhuǎn)向錯誤之外， 一個客戶端還應(yīng)該可以處理稍后介紹的 ASK 轉(zhuǎn)向錯誤。

集群在線重配置：

Redis 集群支持在集群運行的過程中添加或者移除節(jié)點。實際上， 節(jié)點的添加操作和節(jié)點的刪除操作可以抽象成同一個操作，那就是， 將哈希槽從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點：添加一個新節(jié)點到集群， 等于將其他已存在節(jié)點的槽移動到一個空白的新節(jié)點里面。從集群中移除一個節(jié)點， 等于將被移除節(jié)點的所有槽移動到集群的其他節(jié)點上面去。

因此， 實現(xiàn)Redis 集群在線重配置的核心就是將槽從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點的能力。 因為一個哈希槽實際上就是一些鍵的集合， 所以 Redis 集群在重哈希（rehash）時真正要做的， 就是將一些鍵從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點。

要理解Redis 集群如何將槽從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點， 我們需要對 CLUSTER 命令的各個子命令進行介紹，這些命理負責(zé)管理集群節(jié)點的槽轉(zhuǎn)換表（slots translation table）。

以下是CLUSTER 命令可用的子命令：

最開頭的兩條命令A(yù)DDSLOTS 和 DELSLOTS 分別用于向節(jié)點指派（assign）或者移除節(jié)點，當(dāng)槽被指派或者移除之后， 節(jié)點會將這一信息通過 Gossip 協(xié)議傳播到整個集群。 ADDSLOTS 命令通常在新創(chuàng)建集群時， 作為一種快速地將各個槽指派給各個節(jié)點的手段來使用。

CLUSTERSETSLOT slot NODE node 子命令可以將指定的槽 slot 指派給節(jié)點node 。

至于CLUSTER SETSLOT slot MIGRATING node 命令和 CLUSTER SETSLOTslot IMPORTING node 命令， 前者用于將給定節(jié)點 node 中的槽 slot 遷移出節(jié)點， 而后者用于將給定槽 slot導(dǎo)入到節(jié)點 node ：

當(dāng)一個槽被設(shè)置為MIGRATING 狀態(tài)時， 原來持有這個槽的節(jié)點仍然會繼續(xù)接受關(guān)于這個槽的命令請求， 但只有命令所處理的鍵仍然存在于節(jié)點時， 節(jié)點才會處理這個命令請求。

如果命令所使用的鍵不存在與該節(jié)點， 那么節(jié)點將向客戶端返回一個 -ASK 轉(zhuǎn)向（redirection）錯誤， 告知客戶端， 要將命令請求發(fā)送到槽的遷移目標(biāo)節(jié)點。

當(dāng)一個槽被設(shè)置為IMPORTING 狀態(tài)時， 節(jié)點僅在接收到 ASKING 命令之后， 才會接受關(guān)于這個槽的命令請求。

如果客戶端沒有向節(jié)點發(fā)送 ASKING 命令， 那么節(jié)點會使用 -MOVED 轉(zhuǎn)向錯誤將命令請求轉(zhuǎn)向至真正負責(zé)處理這個槽的節(jié)點。

上面關(guān)于MIGRATING 和 IMPORTING 的說明有些難懂， 讓我們用一個實際的實例來說明一下。

假設(shè)現(xiàn)在， 我們有 A 和 B 兩個節(jié)點， 并且我們想將槽8 從節(jié)點 A 移動到節(jié)點 B ， 于是我們：

向節(jié)點 B 發(fā)送命令 CLUSTER SETSLOT 8 IMPORTING A

向節(jié)點 A 發(fā)送命令 CLUSTER SETSLOT 8 MIGRATING B

每當(dāng)客戶端向其他節(jié)點發(fā)送關(guān)于哈希槽 8 的命令請求時， 這些節(jié)點都會向客戶端返回指向節(jié)點 A 的轉(zhuǎn)向信息：

如果命令要處理的鍵已經(jīng)存在于槽 8 里面， 那么這個命令將由節(jié)點 A 處理。

如果命令要處理的鍵未存在于槽 8 里面（比如說，要向槽添加一個新的鍵）， 那么這個命令由節(jié)點 B 處理。

這種機制將使得節(jié)點 A 不再創(chuàng)建關(guān)于槽 8 的任何新鍵。

與此同時， 一個特殊的客戶端 redis-trib 以及 Redis 集群配置程序（configuration utility）會將節(jié)點 A 中槽 8 里面的鍵移動到節(jié)點 B 。

鍵的移動操作由以下兩個命令執(zhí)行：

CLUSTERGETKEYSINSLOT slot count

上面的命令會讓節(jié)點返回 count 個 slot 槽中的鍵， 對于命令所返回的每個鍵， redis-trib 都會向節(jié)點 A 發(fā)送一條 MIGRATE 命令， 該命令會將所指定的鍵原子地（atomic）從節(jié)點 A 移動到節(jié)點 B （在移動鍵期間，兩個節(jié)點都會處于阻塞狀態(tài)，以免出現(xiàn)競爭條件）。

以下為MIGRATE 命令的運作原理：

MIGRATEtarget_host target_port key target_database id timeout

執(zhí)行MIGRATE 命令的節(jié)點會連接到 target 節(jié)點， 并將序列化后的 key 數(shù)據(jù)發(fā)送給 target ， 一旦 target 返回 OK ， 節(jié)點就將自己的 key 從數(shù)據(jù)庫中刪除。

從一個外部客戶端的視角來看， 在某個時間點上， 鍵 key 要么存在于節(jié)點 A ， 要么存在于節(jié)點 B ， 但不會同時存在于節(jié)點 A 和節(jié)點 B 。

因為 Redis集群只使用 0 號數(shù)據(jù)庫， 所以當(dāng) MIGRATE 命令被用于執(zhí)行集群操作時， target_database 的值總是 0 。

target_database參數(shù)的存在是為了讓 MIGRATE 命令成為一個通用命令， 從而可以作用于集群以外的其他功能。

我們對MIGRATE 命令做了優(yōu)化， 使得它即使在傳輸包含多個元素的列表鍵這樣的復(fù)雜數(shù)據(jù)時， 也可以保持高效。

不過， 盡管MIGRATE 非常高效， 對一個鍵非常多、并且鍵的數(shù)據(jù)量非常大的集群來說， 集群重配置還是會占用大量的時間， 可能會導(dǎo)致集群沒辦法適應(yīng)那些對于響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求的應(yīng)用程序。

ASK 轉(zhuǎn)向：

在之前介紹 MOVED 轉(zhuǎn)向的時候， 我們說除了 MOVED 轉(zhuǎn)向之外， 還有另一種 ASK 轉(zhuǎn)向。當(dāng)節(jié)點需要讓一個客戶端長期地（permanently）將針對某個槽的命令請求發(fā)送至另一個節(jié)點時，節(jié)點向客戶端返回 MOVED 轉(zhuǎn)向。另一方面， 當(dāng)節(jié)點需要讓客戶端僅僅在下一個命令請求中轉(zhuǎn)向至另一個節(jié)點時， 節(jié)點向客戶端返回 ASK 轉(zhuǎn)向。

比如說， 在我們上一節(jié)列舉的槽 8 的例子中， 因為槽 8 所包含的各個鍵分散在節(jié)點 A 和節(jié)點 B 中， 所以當(dāng)客戶端在節(jié)點 A 中沒找到某個鍵時， 它應(yīng)該轉(zhuǎn)向到節(jié)點 B 中去尋找， 但是這種轉(zhuǎn)向應(yīng)該僅僅影響一次命令查詢，而不是讓客戶端每次都直接去查找節(jié)點 B ： 在節(jié)點 A 所持有的屬于槽 8 的鍵沒有全部被遷移到節(jié)點 B 之前， 客戶端應(yīng)該先訪問節(jié)點 A ， 然后再訪問節(jié)點 B 。因為這種轉(zhuǎn)向只針對 16384 個槽中的其中一個槽， 所以轉(zhuǎn)向?qū)涸斐傻男阅軗p耗屬于可接受的范圍。

因為上述原因， 如果我們要在查找節(jié)點 A 之后， 繼續(xù)查找節(jié)點 B ， 那么客戶端在向節(jié)點 B 發(fā)送命令請求之前， 應(yīng)該先發(fā)送一個 ASKING 命令， 否則這個針對帶有IMPORTING 狀態(tài)的槽的命令請求將被節(jié)點 B 拒絕執(zhí)行。接收到客戶端 ASKING 命令的節(jié)點將為客戶端設(shè)置一個一次性的標(biāo)志（flag）， 使得客戶端可以執(zhí)行一次針對 IMPORTING 狀態(tài)的槽的命令請求。從客戶端的角度來看， ASK 轉(zhuǎn)向的完整語義（semantics）如下：

1. 如果客戶端接收到 ASK 轉(zhuǎn)向， 那么將命令請求的發(fā)送對象調(diào)整為轉(zhuǎn)向所指定的節(jié)點。

2. 先發(fā)送一個 ASKING 命令，然后再發(fā)送真正的命令請求。

3. 不必更新客戶端所記錄的槽 8 至節(jié)點的映射： 槽 8 應(yīng)該仍然映射到節(jié)點 A ， 而不是節(jié)點 B 。

一旦節(jié)點 A 針對槽 8 的遷移工作完成， 節(jié)點 A 在再次收到針對槽 8 的命令請求時， 就會向客戶端返回 MOVED 轉(zhuǎn)向， 將關(guān)于槽 8 的命令請求長期地轉(zhuǎn)向到節(jié)點 B 。

注意， 即使客戶端出現(xiàn) Bug ， 過早地將槽 8 映射到了節(jié)點 B 上面， 但只要這個客戶端不發(fā)送 ASKING 命令， 客戶端發(fā)送命令請求的時候就會遇上 MOVED 錯誤， 并將它轉(zhuǎn)向回節(jié)點 A 。

容錯：

節(jié)點失效檢測，以下是節(jié)點失效檢查的實現(xiàn)方法：

1. 當(dāng)一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送 PING 命令， 但是目標(biāo)節(jié)點未能在給定的時限內(nèi)返回 PING 命令的回復(fù)時， 那么發(fā)送命令的節(jié)點會將目標(biāo)節(jié)點標(biāo)記為 PFAIL（possible failure，可能已失效）。等待 PING 命令回復(fù)的時限稱為“節(jié)點超時時限（node timeout）”， 是一個節(jié)點選項（node-wise setting）。

2. 每次當(dāng)節(jié)點對其他節(jié)點發(fā)送 PING 命令的時候，它都會隨機地廣播三個它所知道的節(jié)點的信息， 這些信息里面的其中一項就是說明節(jié)點是否已經(jīng)被標(biāo)記為 PFAIL或者 FAIL 。

當(dāng)節(jié)點接收到其他節(jié)點發(fā)來的信息時， 它會記下那些被其他節(jié)點標(biāo)記為失效的節(jié)點。這稱為失效報告（failure report）。

3. 如果節(jié)點已經(jīng)將某個節(jié)點標(biāo)記為 PFAIL ， 并且根據(jù)節(jié)點所收到的失效報告顯式，集群中的大部分其他主節(jié)點也認為那個節(jié)點進入了失效狀態(tài)， 那么節(jié)點會將那個失效節(jié)點的狀態(tài)標(biāo)記為 FAIL 。

4. 一旦某個節(jié)點被標(biāo)記為 FAIL ， 關(guān)于這個節(jié)點已失效的信息就會被廣播到整個集群，所有接收到這條信息的節(jié)點都會將失效節(jié)點標(biāo)記為 FAIL 。

簡單來說， 一個節(jié)點要將另一個節(jié)點標(biāo)記為失效， 必須先詢問其他節(jié)點的意見， 并且得到大部分主節(jié)點的同意才行。因為過期的失效報告會被移除，所以主節(jié)點要將某個節(jié)點標(biāo)記為 FAIL 的話， 必須以最近接收到的失效報告作為根據(jù)。

從節(jié)點選舉：一旦某個主節(jié)點進入 FAIL 狀態(tài)， 如果這個主節(jié)點有一個或多個從節(jié)點存在，那么其中一個從節(jié)點會被升級為新的主節(jié)點， 而其他從節(jié)點則會開始對這個新的主節(jié)點進行復(fù)制。

新的主節(jié)點由已下線主節(jié)點屬下的所有從節(jié)點中自行選舉產(chǎn)生，以下是選舉的條件：

1. 這個節(jié)點是已下線主節(jié)點的從節(jié)點。

2. 已下線主節(jié)點負責(zé)處理的槽數(shù)量非空。

3. 從節(jié)點的數(shù)據(jù)被認為是可靠的， 也即是， 主從節(jié)點之間的復(fù)制連接（replication link）的斷線時長不能超過節(jié)點超時時限（nodetimeout）乘以REDIS_CLUSTER_SLAVE_VALIDITY_MULT 常量得出的積。

如果一個從節(jié)點滿足了以上的所有條件， 那么這個從節(jié)點將向集群中的其他主節(jié)點發(fā)送授權(quán)請求， 詢問它們，是否允許自己（從節(jié)點）升級為新的主節(jié)點。

如果發(fā)送授權(quán)請求的從節(jié)點滿足以下屬性， 那么主節(jié)點將向從節(jié)點返FAILOVER_AUTH_GRANTED 授權(quán)， 同意從節(jié)點的升級要求：

1. 發(fā)送授權(quán)請求的是一個從節(jié)點， 并且它所屬的主節(jié)點處于 FAIL狀態(tài)。

2. 在已下線主節(jié)點的所有從節(jié)點中， 這個從節(jié)點的節(jié)點 ID 在排序中是最小的。

3. 這個從節(jié)點處于正常的運行狀態(tài)： 它沒有被標(biāo)記為 FAIL 狀態(tài)，也沒有被標(biāo)記為 PFAIL 狀態(tài)。

一旦某個從節(jié)點在給定的時限內(nèi)得到大部分主節(jié)點的授權(quán)，它就會開始執(zhí)行以下故障轉(zhuǎn)移操作：

1. 通過 PONG 數(shù)據(jù)包（packet）告知其他節(jié)點， 這個節(jié)點現(xiàn)在是主節(jié)點了。

2. 通過 PONG 數(shù)據(jù)包告知其他節(jié)點， 這個節(jié)點是一個已升級的從節(jié)點（promoted slave）。

3. 接管（claiming）所有由已下線主節(jié)點負責(zé)處理的哈希槽。

4. 顯式地向所有節(jié)點廣播一個 PONG 數(shù)據(jù)包， 加速其他節(jié)點識別這個節(jié)點的進度，而不是等待定時的 PING / PONG 數(shù)據(jù)包。

所有其他節(jié)點都會根據(jù)新的主節(jié)點對配置進行相應(yīng)的更新：

• 所有被新的主節(jié)點接管的槽會被更新。

• 已下線主節(jié)點的所有從節(jié)點會察覺到 PROMOTED 標(biāo)志，并開始對新的主節(jié)點進行復(fù)制。

• 如果已下線的主節(jié)點重新回到上線狀態(tài)， 那么它會察覺到PROMOTED 標(biāo)志， 并將自身調(diào)整為現(xiàn)任主節(jié)點的從節(jié)點。

• 可獲取一份Java架構(gòu)進階技術(shù)精品視頻。（高并發(fā)+Spring源碼+JVM原理解析+分布式架構(gòu)+微服務(wù)架構(gòu)+多線程并發(fā)原理+BATJ面試寶典）

在集群的生命周期中， 如果一個帶有 PROMOTED 標(biāo)識的主節(jié)點因為某些原因轉(zhuǎn)變成了從節(jié)點，那么該節(jié)點將丟失它所帶有的 PROMOTED 標(biāo)識。

“Redis緩存在系統(tǒng)中用來做什么”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！