引言

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：

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：

3、消息体格式

消息体clusterMsgData结构如下：

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。

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

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。