Redis Cluster 模式下的客户端重定向与槽感知

Redis Cluster 模式下的客户端重定向与槽感知：一场寻宝游戏！

各位观众，各位听众，欢迎来到今天的“Redis奇妙夜”！🌙 今天我们要聊的，是Redis Cluster模式下，客户端如何像一个训练有素的寻宝猎人一样，准确找到自己想要的数据，以及在这个过程中会遇到的“重定向”小插曲。准备好了吗？我们要发车啦！🚂

前言：单身狗的烦恼与集群的诞生

话说Redis这位老兄，以前单打独斗的时候，日子过得那叫一个潇洒。数据一股脑塞进自己肚子里，谁来找都能立刻找到。但随着业务的壮大，数据量也像滚雪球一样越来越大，Redis不堪重负，开始抱怨：“臣妾做不到啊！一个人扛不住这么多的数据！”

于是乎，为了让Redis能继续愉快地工作，人们想出了一个绝妙的主意：让Redis组团出道！这就是Redis Cluster的由来。

想象一下，单身狗Redis变成了七个葫芦娃，每个葫芦娃都负责守护一部分数据。这样一来，数据就被分散存储在不同的节点上，大大减轻了单个节点的压力。但问题也随之而来：客户端要找数据，该去找哪个葫芦娃呢？这可不是随便猜猜就能中的，必须要有明确的“寻宝图”才行！

第一章：槽位，数据分配的秘密武器

Redis Cluster 引入了一个重要的概念：槽位 (Slot)。想象一下，我们把所有可能的数据，按照一定的规则，划分到16384个槽位里。就像一个巨大的蛋糕，被切成了16384块。每个Redis节点负责守护一部分槽位，也就相当于守护了蛋糕的一部分。

槽位编号	负责的节点	数据示例
0 – 5460	Redis Node A	用户ID:1, 订单ID:100
5461 – 10922	Redis Node B	用户ID:2, 商品ID:200
10923 – 16383	Redis Node C	用户ID:3, 评论ID:300

那么，问题来了，如何确定一个数据应该放在哪个槽位呢？ Redis使用一个简单的公式：

SLOT = CRC16(key) % 16384

也就是说，Redis会先对Key进行CRC16哈希计算，然后将结果对16384取模，得到的值就是该Key对应的槽位编号。

举个栗子：

假设我们要存储一个key为{user:1000}:name的数据。

Redis会对{user:1000}:name 这个key进行CRC16哈希计算，假设结果是65535。
然后，Redis会对65535对16384取模，得到的结果是 16383。
那么，这个数据就会被存储在负责槽位16383的Redis节点上。

这种方式确保了数据能够均匀地分布在不同的节点上，避免出现数据倾斜的情况。

第二章：客户端寻宝记：如何找到正确的节点？

现在，我们已经了解了槽位的概念，接下来，让我们看看客户端是如何利用槽位信息，找到自己想要的数据的。

客户端第一次连接到Redis Cluster的时候，会向集群中的任意一个节点发起请求。这个节点会返回整个集群的槽位信息，也就是每个槽位由哪个节点负责。这份信息就像一张藏宝图，客户端会把它缓存起来。

以后，客户端每次要访问数据的时候，都会先根据Key计算出对应的槽位，然后根据缓存的槽位信息，找到负责该槽位的节点，直接向该节点发起请求。

这个过程可以用一个简单的流程图来表示：

graph LR
    A[客户端发起请求] --> B{计算 Key 的槽位};
    B --> C{查询本地缓存的槽位信息};
    C --> D{找到负责该槽位的节点};
    D --> E[向目标节点发送请求];
    E --> F[目标节点返回数据];
    F --> A;

第三章：重定向，寻宝路上的小插曲

理想很丰满，现实很骨感。在Redis Cluster的实际运行过程中，槽位的分配可能会发生变化，比如节点宕机、节点扩容、节点迁移等等。当槽位信息发生变化时，客户端可能会遇到“重定向”的情况。

什么是重定向呢？想象一下，你拿着藏宝图，兴冲冲地跑到指定的地点，结果发现宝藏已经被搬走了！守卫告诉你：“宝藏已经转移到隔壁老王那里了，你去找他吧！” 这就是重定向。

在Redis Cluster中，当客户端向一个错误的节点发送请求时，该节点会返回一个MOVED或者ASK的错误信息。

MOVED: 表示客户端请求的Key对应的槽位已经迁移到了另一个节点。节点会返回新的节点的地址。客户端应该更新本地的槽位信息，并将请求重新发送到新的节点。
ASK: 表示客户端请求的Key对应的槽位正在迁移过程中。节点会返回新的节点的地址。客户端应该先向新的节点发送一个ASKING命令，然后再发送请求。

MOVED vs ASK：有什么区别？

MOVED: 表示槽位已经完全迁移到新的节点，客户端应该永久更新自己的槽位信息。
ASK: 表示槽位正在迁移过程中，客户端只需要临时将请求发送到新的节点，不需要更新自己的槽位信息。

可以把MOVED想象成“搬家完成了，以后都住这里”，而ASK就像“正在搬家，东西先放这里”。

第四章：客户端如何处理重定向？

客户端在收到MOVED或者ASK错误信息后，应该采取相应的措施，确保请求能够正确地执行。

处理MOVED错误：

从错误信息中提取新的节点地址。
更新本地缓存的槽位信息，将该槽位对应的节点更新为新的节点。
将请求重新发送到新的节点。

处理ASK错误：

从错误信息中提取新的节点地址。
向新的节点发送ASKING命令。
将请求重新发送到新的节点。

代码示例 (伪代码):

def execute_command(key, command):
    slot = calculate_slot(key)
    node = get_node_by_slot(slot)
    try:
        result = node.execute(command)
        return result
    except RedisError as e:
        if "MOVED" in str(e):
            new_node_address = extract_node_address_from_error(str(e))
            update_slot_mapping(slot, new_node_address)
            return execute_command(key, command) # 递归重试
        elif "ASK" in str(e):
            new_node_address = extract_node_address_from_error(str(e))
            new_node = connect_to_node(new_node_address)
            new_node.execute("ASKING")
            return new_node.execute(command)
        else:
            raise e

第五章：槽感知客户端的优势

使用槽感知客户端有很多优势：

高性能: 客户端可以直接向负责数据的节点发送请求，避免了不必要的网络跳转，提高了性能。
高可用性: 当某个节点宕机时，客户端可以自动重定向到其他节点，保证了服务的可用性。
可扩展性: 可以方便地添加或删除节点，客户端可以自动更新槽位信息，适应集群的变化。

第六章：总结：一场精彩的寻宝之旅

通过今天的讲解，我们了解了Redis Cluster模式下，客户端如何通过槽位信息找到自己想要的数据，以及在寻宝过程中可能遇到的“重定向”小插曲。

总而言之，Redis Cluster 模式下的客户端就像一个训练有素的寻宝猎人，拥有清晰的藏宝图（槽位信息），能够准确地找到自己想要的数据。即使在寻宝的路上遇到了一些小麻烦（重定向），也能及时调整方向，最终找到宝藏。

希望今天的“Redis奇妙夜”能够帮助大家更好地理解Redis Cluster的原理，也希望大家在实际应用中能够灵活运用这些知识，让Redis Cluster发挥出更大的威力！

最后的彩蛋：一些Tips和注意事项

选择合适的客户端: 不同的编程语言都有相应的Redis Cluster客户端，选择一个稳定可靠的客户端非常重要。
合理配置连接池: 合理配置连接池的大小，可以避免频繁创建和销毁连接，提高性能。
监控集群状态: 监控集群的运行状态，及时发现和解决问题。
理解重定向的代价: 虽然重定向可以保证数据的正确性，但是也会增加请求的延迟。应该尽量避免频繁的重定向。

好了，今天的分享就到这里，感谢大家的收听！希望下次有机会再和大家一起探索Redis的更多奥秘！拜拜！ 👋

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