好的，开始吧！
各位观众，各位朋友，欢迎来到今天的“Redis Cluster MOVED 重定向：哈希槽迁移过程中的客户端路由”讲座！今天咱们要聊聊Redis Cluster这个集群界的扛把子，以及它在数据迁移时，客户端是如何被“呼来喝去”的——当然，是用优雅的方式。
Redis Cluster：集群界的扛把子
在数据量小的时候，单机Redis还能凑合用。但数据量一大，单机就扛不住了，就像让一个小学生去搬水泥，太为难人家了。这时候，Redis Cluster就闪亮登场了。
Redis Cluster是一个分布式、高可用的Redis解决方案。它把数据分成多个槽(slot)，每个槽负责一部分数据，然后把这些槽分配到不同的Redis节点上。这样，数据就被分散存储了，每个节点压力小了，整个集群的吞吐量就上去了。
你可以把Redis Cluster想象成一个班级，每个学生（节点）负责一部分作业（数据），这样老师（用户）布置的任务就能更快完成。
哈希槽：数据的“房间号”
Redis Cluster的核心概念之一就是哈希槽。总共有16384个哈希槽，每个key都会通过CRC16算法计算出一个hash值，然后对16384取模，得到它所属的槽。
def get_slot(key):
"""
计算key所属的槽
"""
import hashlib
key_bytes = key.encode('utf-8')
crc16 = 0x0000
for byte in key_bytes:
crc16 ^= byte
for _ in range(8):
if crc16 & 0x0001:
crc16 = (crc16 >> 1) ^ 0xA001
else:
crc16 >>= 1
return crc16 % 16384这个槽就像是数据的“房间号”，告诉客户端这个key应该去哪个节点找。
MOVED 重定向：迷路的客户端，热心的指路人
Redis Cluster最有趣的地方，就在于它的数据迁移机制。当我们需要增加或删除节点时，就需要迁移一些槽，把它们从一个节点搬到另一个节点。
在这个搬家过程中，客户端可能会“迷路”。它拿着key去一个节点，结果发现这个key对应的槽已经不在这个节点上了。这时候，节点就会返回一个MOVED 错误。
MOVED 错误就像一个热心的指路人，告诉客户端：“小伙子，你走错地方了！这个槽现在搬到另一个节点了，地址是xxx.xxx.xxx.xxx:xxxx，你去找它吧！”
MOVED 重定向的格式
MOVED 重定向的格式是这样的：
MOVED <slot> <host>:<port><slot>: 目标key所属的槽的编号。<host>:<port>: 目标节点的主机名和端口号。
客户端的处理逻辑：跟着指路牌走
客户端收到MOVED 重定向后，不能装作没看见，必须乖乖地按照指路牌的指示，去新的节点重新发送请求。
以下是一个简单的Python示例，演示了客户端如何处理MOVED 重定向：
import redis
class RedisClusterClient:
def __init__(self, startup_nodes):
self.startup_nodes = startup_nodes
self.redis_clients = {} # 存储每个节点的redis客户端
self.slot_map = {} # 存储槽和节点的映射关系
self.update_slot_map() # 初始化槽映射
def update_slot_map(self):
"""
更新槽和节点的映射关系。
从任意一个节点获取集群信息，并更新本地的槽映射。
"""
for node in self.startup_nodes:
try:
client = redis.Redis(host=node['host'], port=node['port'])
cluster_info = client.execute_command('CLUSTER', 'SLOTS')
self.slot_map = {} # 清空旧的映射
for slot_range, node_info in self.parse_cluster_slots(cluster_info):
for slot in range(slot_range[0], slot_range[1] + 1):
self.slot_map[slot] = (node_info['host'], node_info['port'])
return # 成功获取并更新，退出循环
except redis.exceptions.ConnectionError:
print(f"无法连接到节点 {node['host']}:{node['port']}")
except redis.exceptions.ResponseError as e:
print(f"从节点 {node['host']}:{node['port']} 获取集群信息失败: {e}")
print("无法从任何节点获取集群信息，请检查集群状态。")
raise Exception("无法初始化Redis Cluster客户端")
def parse_cluster_slots(self, cluster_slots):
"""
解析 CLUSTER SLOTS 命令的返回结果。
返回一个包含槽范围和节点信息的列表。
"""
result = []
for slot_info in cluster_slots:
start_slot = slot_info[0]
end_slot = slot_info[1]
master_node_info = slot_info[2]
node_ip = master_node_info[0].decode('utf-8')
node_port = master_node_info[1]
result.append(((start_slot, end_slot), {'host': node_ip, 'port': node_port}))
return result
def get_redis_client(self, host, port):
"""
获取指定节点的redis客户端。
如果客户端不存在，则创建新的客户端。
"""
key = f"{host}:{port}"
if key not in self.redis_clients:
self.redis_clients[key] = redis.Redis(host=host, port=port)
return self.redis_clients[key]
def execute_command(self, command, key, *args):
"""
执行redis命令。
根据key的槽，找到对应的节点，并执行命令。
处理 MOVED 重定向。
"""
slot = get_slot(key)
host, port = self.slot_map.get(slot)
if not host or not port:
self.update_slot_map() # 重新加载槽映射表
host, port = self.slot_map.get(slot)
if not host or not port:
raise Exception(f"无法找到槽 {slot} 对应的节点。")
client = self.get_redis_client(host, port)
try:
return client.execute_command(command, key, *args)
except redis.exceptions.ResponseError as e:
error_message = str(e)
if error_message.startswith("MOVED"):
# 处理 MOVED 重定向
_, slot, new_address = error_message.split()
new_host, new_port = new_address.split(":")
print(f"收到 MOVED 重定向，槽 {slot} 迁移到 {new_host}:{new_port}")
# 更新槽映射
self.update_slot_map()
# 递归调用，重新执行命令
return self.execute_command(command, key, *args)
else:
raise e
# 示例用法
startup_nodes = [
{'host': '127.0.0.1', 'port': 7000},
{'host': '127.0.0.1', 'port': 7001},
{'host': '127.0.0.1', 'port': 7002}
]
cluster_client = RedisClusterClient(startup_nodes)
try:
# 设置键值对
result = cluster_client.execute_command("SET", "mykey", "myvalue")
print(f"SET 命令结果: {result}")
# 获取键值对
result = cluster_client.execute_command("GET", "mykey")
print(f"GET 命令结果: {result}")
except Exception as e:
print(f"发生错误: {e}")这段代码的关键在于execute_command函数。它首先计算key的槽，然后根据槽找到对应的节点。如果收到MOVED 错误，它会解析错误信息，更新本地的槽映射，然后递归调用execute_command函数，重新发送请求。
ASK 重定向：即将搬家的槽，临时居民证
除了MOVED 重定向，Redis Cluster还有一种ASK 重定向。ASK 重定向发生在槽正在迁移的过程中。
当一个槽正在从节点A迁移到节点B时，节点A会先将这个槽设置为migrating 状态，节点B会将这个槽设置为importing 状态。
这时候，如果客户端向节点A发送请求，节点A会先检查这个key是否存在于本地。如果存在，就直接处理；如果不存在，就返回一个ASK 重定向。
ASK 重定向告诉客户端：“这个槽正在搬家，你先去节点B问问，它那里可能已经有这个key了。”
ASK 重定向的格式
ASK 重定向的格式是这样的：
ASK <slot> <host>:<port><slot>: 目标key所属的槽的编号。<host>:<port>: 目标节点的主机名和端口号。
客户端的处理逻辑：先问问新家，再回老家
客户端收到ASK 重定向后，需要先向新的节点发送一个ASKING 命令，告诉它：“我知道你正在importing这个槽，我来问问你有没有这个key。”
然后，客户端再向新的节点发送原始的请求。
如果新的节点有这个key，就直接返回；如果新的节点没有这个key，说明这个key还在老节点上，客户端就可以忽略ASK 重定向，直接去老节点获取数据。
ASKING 命令：敲门砖
ASKING 命令是一个特殊的命令，它只能在客户端收到ASK 重定向后使用。它的作用是告诉目标节点：“我知道你正在importing这个槽，我来问问你。”
ASKING 命令的作用域只针对当前连接。也就是说，客户端只需要在收到ASK 重定向后的第一次请求时发送ASKING 命令，后面的请求就不需要再发送了。
为什么需要ASK 重定向？
ASK 重定向是为了保证数据的一致性。在槽迁移的过程中，一部分数据可能已经迁移到新的节点，而另一部分数据还在老的节点上。ASK 重定向可以确保客户端能够找到最新的数据。
槽迁移的流程：搬家进行时
槽迁移的过程可以分为以下几个步骤：
- 准备阶段： 管理员发起迁移命令，指定要迁移的槽和目标节点。
- 设置状态： 源节点将要迁移的槽设置为
migrating状态，目标节点将要import的槽设置为importing状态。 - 数据迁移： 源节点每次从槽中取出一部分key，然后将这些key和对应的值发送到目标节点。
- 客户端重定向： 在数据迁移的过程中，客户端可能会收到
MOVED或ASK重定向。 - 完成迁移： 当源节点中的所有key都迁移到目标节点后，源节点删除该槽，目标节点将该槽设置为
normal状态。
总结：客户端的“求生欲”
在Redis Cluster中，客户端的“求生欲”非常强。它会主动处理MOVED 和ASK 重定向，确保能够找到正确的数据。
| 重定向类型 | 发生场景 | 客户端处理方式 |
|---|---|---|
MOVED |
槽已经完全迁移到新的节点 | 1. 更新本地槽映射表；2. 向新的节点重新发送请求。 |
ASK |
槽正在迁移过程中，部分数据可能已经迁移到新的节点 | 1. 向新的节点发送ASKING命令；2. 向新的节点发送原始请求；3. 如果新的节点没有数据，则忽略ASK重定向，直接向老的节点发送请求。 |
一些需要注意的点：
- 槽映射表的更新： 客户端需要维护一个本地的槽映射表，记录每个槽对应的节点。当收到
MOVED重定向时，需要更新这个映射表。 - 重试机制： 客户端需要有重试机制，防止因为网络抖动等原因导致请求失败。
- 集群拓扑的自动发现： 客户端需要能够自动发现集群的拓扑结构，以便在节点发生变化时能够及时更新。
好了，今天的讲座就到这里。希望大家对Redis Cluster的MOVED 重定向有了更深入的了解。记住，客户端的职责就是：哪里有数据，就往哪里跑！感谢大家的观看！