Redis中的集群(四)

集群

槽指派

CLUSTER ADDSLOTS命令的实现

CLUSTER ADDSLOTS命令接受一个或多个槽作为参数，并将所有输入的槽指派给接收该命令的节点负责:

CLUSTER ADDSLOTS <slot> [slot ...]

CLUSTER ADDSLOTS命令的实现可以用以下伪代码来表示:

def CLUSTER_ADDSLOTS(*all_input_slots):# 遍历所有输入槽，检查它们是否都是未指派槽for i in all_input_slots:# 如果有哪怕一个槽已经被指派给了某个节点# 那么向客户端返回错误，并终止命令执行if clusterState.slots[i] != null:reply_error()return# 如果所有输入槽都是未指派槽# 那么再次遍历所有输入槽，将这些槽指派给当前节点for i in all_input_slots:# 设置clusterState结构的slots数组# 将slots[i]的指针指向代表当前节点的clusterNode结构clusterState.slots[i] = clusterState.myself# 访问代表当前节点的clusterNode结构的slots数组# 将数组在索引i上的二进制位设置为1setSlotBit(clusterState.myself.slots, i);

例子

• 举个例子。如图展示了一个节点的clusterState结构，clusterState.slots数组中的所有指针都指向NULL,并且clusterNode.slots数组中的所有二进制位的值都是0，这说明当前节点没有被指派任何槽，并且集群
  中的所有槽都是未指派的。当客户端对如图所示的节点执行命令:

CLUSTER ADDSLOTS 1 2

将槽1和槽2指派给节点之后，节点的clusterState结构将被更新为如图所示的样子:
1.clusterState.slots数组在索引1和索引2上的指针指向了代表当前节点的clusterNode
2.并且clusterNode.slots数组在索引1和索引2上的为止被设置成了1

最后，在CLUSTER ADDSLOTS命令执行完毕之后，节点会通过发送消息告知集群中的其他节点，自己目前正在处理哪些槽

在集群中执行命令

在对数据库中的16384个槽都进行了指派之后，集群就会进入上线状态，这时客户端就可以向集群中的节点发送数据命令了，当客户端向节点发送与数据库键有关的命令时，接收命令的节点会计算出命令要处理的数据库键属于哪个槽，并检查这个槽是否指派给了自己:

• 1.如果键所在的槽正好就指派给了当前节点，那么节点直接执行这个命令
• 2.如果键所在的槽并没有指派给当前节点，那么节点会向客户端返回一个MOVED错误，指引客户端转向(redirect)至正确的节点，并再次发送之前想要执行的命令，如图所示

例子

• 举个例子。如果在之前提到的由7000、7001、7002三个节点组成的集群中，用客户端连上节点7000，并发送以下命令，那么命令会直接被节点7000执行:

127.0.0.1:7000> SET date "2024-04-10"
OK

因为键date所在的槽2022正式由节点7000负责处理的。但是，如果执行以下命令，那么客户端会先被转向至节点7001，然后再执行命令

127.0.0.1:7000> SET msg "happy new year!"
-> Redirected to slot[6257] located at 127.0.0.1:7001
OK127.0.0.1:7001> GET msg
"happy new year!"

这是因为msg所在的槽6257是由节点7001负责处理的，而不是由最初接收命令的节点7000负责处理:
1.当客户端第一次向节点7000发送SET命令的时候，节点7000会向客户端返回MOVED错误，指引客户端转向至节点7001
2.当客户端转向到节点7001之后，客户端重新向节点7001发送SET命令，这个命令会被节点7001成功执行

计算键属于哪个键

节点使用以下算法来计算给定键key属于哪个槽:

def slot_number(key):return CRC16(key) & 16383

其中CRC16(key)语句用于计算键key的CRC-16校验和，而& 16383语句则用于计算出一个介于0~16383之间的整数作为键key的槽号。可以使用CLUSTER KEYSLOT 命令可以查看一个给定键属于哪个槽:

127.0.0.1:7000> CLUSTER KEYSLOT "date"
(integer) 2022
127.0.0.1:7000> CLUSTER KEYSLOT "msg"
(integer) 6257
127.0.0.1:7000> CLUSTER KEYSLOT "name"
(integer) 5798
127.0.0.1:7000> CLUSTER KEYSLOT "fruits"
(integer) 14943

CLUSTER KEYSLOT命令就是通过调用上面给出的槽分配算法来实现的，以下是该命令的伪代码实现:

def CLUSTER_KEYSLOT(key):
# 计算槽号
slot = slot_number(key)# 将槽号返回给客户端
reply_client(slot)

判断槽是否由当前节点负责处理。

当节点计算出键所属的槽i之后，节点就会检查自己在clusterState.slots数组中的项i，判断键所在的槽是否由自己负责:

• 1.如果clusterState.slots[i]等于clusterState.myself，那么说明槽i由当前节点负责，节点可以执行客户端发送的命令
• 2.如果clusterState.slots[i]不等于clusterState.myself,那么说明槽i并非由当前节点负责，节点会根据clusterState.slots[i]指向的clusterNode结构所记录的节点IP和端口号，向客户端返回MOVED错误，指引客户端转向至正在处理槽i的节点

例子

• 举个例子。假设如图所示为节点7000的clusterState结构:
  1.当客户端向节点7000发送命令SET date "2024-04-10"的时候，节点首先计算出键date属于槽2022，然后检查得出clusterState.slots[2022]等于clusterState.myself,这说明槽2022正是由节点7000负责，
  于是节点7000直接执行这个SET命令，并将结果返回发送命令的客户端
  2.当客户端向节点7000发送命令SET msg "happy new year!"的时候，节点首先计算出键msg属于槽6257,然后检查clusterState.slots[6257]是否等于clusterState.myself,结果发现两者并不相等:这说明槽6257并非
  由节点7000负责处理，于是节点7000访问clusterState.slots[6257]所指向的clusterNode结构，并根据结构中记录的IP地址127.0.0.1和端口号7001,向客户端返回错误MOVED 6257 127.0.0.1:7001,指引节点转向至正在负责处理槽6257的节点7001