1、節點間的內部通訊機制

1.1 基礎通訊原理

• redis cluster節點間採取gossip協議進行通訊
  維護叢集的元資料有兩種方式：集中式和gossip
  集中式：
  優點在於元資料的更新和讀取，時效性非常好，一旦元資料出現變更立即就會更新到集中式的儲存中，其他節點讀取的時候立即就可以立即感知到；
  不足在於所有的元資料的更新壓力全部集中在一個地方，可能導致元資料的儲存壓力。
  gossip：
  優點在於元資料的更新比較分散，不是集中在一個地方，更新請求會陸陸續續，打到所有節點上去更新，有一定的延時，降低了壓力；
  缺點在於元資料更新有延時可能導致叢集的一些操作會有一些滯後。
• 10000埠
  每個節點都有一個專門用於節點間通訊的埠，就是自己提供服務的埠號+10000，比如7001，那麼用於節點間通訊的就是17001埠。
  每個節點每隔一段時間都會往另外幾個節點發送ping訊息，同時其他幾點接收到ping之後返回pong。

1.2 gossip協議

gossip協議包含多種訊息，包括ping，pong，meet，fail等等。
meet：某個節點發送meet給新加入的節點，讓新節點加入叢集中，然後新節點就會開始與其他節點進行通訊；
ping：每個節點都會頻繁給其他節點發送ping，其中包含自己的狀態還有自己維護的叢集元資料，互相通過ping交換元資料；
pong: 返回ping和meet，包含自己的狀態和其他資訊，也可以用於資訊廣播和更新；
fail: 某個節點判斷另一個節點fail之後，就傳送fail給其他節點，通知其他節點，指定的節點宕機了。

2、面向叢集的jedis內部實現原理

2.1 基於重定向的客戶端

• 請求重定向
  客戶端會挑選任意一個redis例項去傳送命令，每個redis例項接收到命令，都會計算key對應的hash slot；

#檢視key對應的hash slot
cluster keyslot key

#連線客戶端時加-c引數可以自動重定向
redis-cli -c

• 計算hash slot
  計算hash slot的演算法，就是根據key計算CRC16值，然後對16384取模，拿到對應的hash slot；
  用hash tag可以手動指定key對應的slot，同一個hash tag下的key，都會在一個hash slot中，比如set mykey1:{100}和set mykey2:{100}；
• hash slot查詢
  節點間通過gossip協議進行資料交換，就知道每個hash slot在哪個節點上；

2.2 smart jedis

(1) 什麼是smart jedis？
基於重定向的客戶端，很消耗網路io，因為大部分情況下，可能都會出現一次請求重定向，才能找到正確的節點；
所以大部分的客戶端比如java redis客戶端，都是jedis，都是smart的，
本地維護一份hashslot -> node的對映表在快取裡，大部分情況下直接走本地快取就可以找到hashslot -> node，不需要通過節點進行moved重定向；

3. 高可用性與主備切換原理

3.1 判斷節點宕機

如果一個節點認為另外一個節點宕機，name就是pfail，主觀宕機；
如果多個節點都認為另外一個節點宕機了，那麼就是fail，客觀宕機，跟哨兵的原理幾乎一樣，sdown，odown；
在cluster-node-timeout內，某個節點一直沒有返回pong，那麼就被認為pfail；
如果一個節點認為某個節點pfail了，那麼會在gossip ping訊息中，ping給其他節點，如果超過半數的節點都認為pfail了，那麼就會變成fail；

3.2 從節點過濾

對宕機的master node，從其所有的slave node中，選擇一個切換成master node；
檢查每個slave node與master node斷開連線的時間，如果超過了cluster-node-timeout * cluster-slave-validity-factor，那麼就沒有資格切換成master；

3.3 從節點選舉

哨兵：對所有從節點進行排序，slave priority，offset，run id；
每個從節點，都根據自己對master複製資料的offset，來設定一個選舉時間，offset越大（複製資料越多）的從節點，選舉時間越靠前，優先進行選舉；
所有的master node開始slave選舉投票，給要進行選舉的slave進行投票，如果大部分master node（N/2 + 1）都投票給了某個從節點，那麼選舉通過，那個從節點可以切換成master；
從節點執行主備切換，從節點切換為主節點；

3.4 與哨兵比較

整個流程跟哨兵相比，非常類似，所以說，redis cluster功能強大，直接集成了replication和sentinal的功能；