深度原理学习–Redis集群( 三 ) _Redis集群

心跳和gossip消息
集群中的节点会不停的互相交换ping pong包，ping pong包具有相同的结构，只是类型不同，ping pong包合在一起叫做心跳包。
通常节点会发送ping包并接收接收者返回的pong包，不过这也不是绝对，节点也有可能只发送pong包，而不需要让接收者发送返回包，这种操作通常用于广播一个新的配置信息。
节点会每个几秒钟就发送一定数量的ping包。如果一个节点超过二分之一NODE_TIME时间没有收到来自某个节点ping或pong包，那么就会在NODE_TIMEOUT之前像该节点发送ping包，在NODE_TIMEOUT之前，节点会尝试TCP重连，避免由于TCP连接问题而误以为节点不可达。
心跳包内容
前面我们说了，ping和pong包的结构是相同的，下面就来具体看一下包的内容。
ping和pong包的内容可以分为header和gossip消息两部分，其中header包含以下信息：

NODE ID是一个160bit的伪随机字符串，它是节点在集群中的唯一标识
currentEpoch和configEpoch字段
node flag，标识节点是master还是slave，另外还有一些其他的标识位
节点提供服务的hash slot的bitmap
发送者的TCP端口
发送者认为的集群状态（down or ok）
如果是slave，则包含master的NODE ID

gossip包含了该节点认为的其他节点的状态，不过不是集群的全部节点。具体有以下信息：

NODE ID
节点的IP和端口
NODE flags

gossip消息在错误检测和节点发现中起着重要的作用。
错误检测
错误检测用于识别集群中的不可达节点是否已下线，如果一个master下线，会将它的slave提升为master 。如果无法提升，则集群会处于错误状态。在gossip消息中，NODE flags的值包括两种PFAIL和FAIL 。
PFAIL flag
如果一个节点发现另外一个节点不可达的时间超过NODE_TIMEOUT，则会将这个节点标记为PFAIL，也就是Possible failure（可能下线）。节点不可达是说一个节点发送了ping包，但是等待了超过NODE_TIMEOUT时间仍然没有收到回应。这也就意味着，NODE_TIMEOUT必须大于一个网络包来回的时间。
FAIL flag
PFAIL标志只是一个节点本地的信息，为了使slave提升为master，需要将PFAIL升级为FAIL 。PFAIL升级为FAIL需要满足一些条件：

A节点将B节点标记为PFAIL
A节点通过gossip消息收集其他大部分master节点标识的B节点的状态
大部分master节点在NODE_TIMEOUT * FAIL_REPORT_VALIDITY_MULT时间段内，标识B节点为PFAIL或FAIL

如果满足以上条件，A节点会将B节点标识为FAIL并且向所有节点发送B节点FAIL的消息。收到消息的节点也都会将B标为FAIL 。
FAIL状态是单向的，只能从PFAIL升级为FAIL，而不能从FAIL降为PFAIL 。不过存在一些清除FAIL状态的情况：

节点重新可达，并且是slave节点
节点重新可达，并且是master节点，但是不提供任何slot服务
节点重新可达，并且是master节点，但是长时间没有slave被提升为master来顶替它

PFAIL提升到FAIL使用的是一种弱协议：

节点收集的状态不在同一时间点，我们会丢弃时间较早的报告信息，但是也只能保证节点的状态在一段时间内大部分master达成了一致
检测到一个FAIL后，需要通知所有节点，但是没有办法保证每个节点都能成功收到消息

由于是弱协议，Redis Cluster只要求所有节点对某个节点的状态最终保持一致。如果大部分master认为某个节点FAIL，那么最终所有节点都会将其标为FAIL 。而如果只有一小部分master节点认为某个节点FAIL，slave并不会被提升为master，因此，FAIL状态将会被清除。
搭建
原理说了这么多，我们一定要来亲自动手搭建一个Redis Cluster，下面演示一个在一台机器上模拟搭建3主3从的Redis Cluster 。当然，如果你想了解更多Redis Cluster的其他原理，可以点击阅读原文查看官网的介绍。
Redis环境
首先要搭建起我们需要的Redis环境，这里启动6个Redis实例，端口号分别是6379、6380、6479、6480、6579、6580
拷贝6份Redis配置文件并进行如下修改（以6379为例，端口号和配置文件根据需要修改）：
1port 6379
2cluster-enabled yes
3cluster-config-file nodes6379.conf
4Appendonly yes
配置文件的名称也需要修改，修改完成后，分别启动6个实例（图片中有一个端口号改错了……）。

文章插图
Redis instances
创建Redis Cluster
实例启动完成后，就可以创建Redis Cluster了，如果Redis的版本是3.x或4.x，需要使用一个叫做redis-trib的工具，而对于Redis5.0之后的版本，Redis Cluster的命令已经集成到了redis-cli中了。这里我用的是Redis5，所以没有再单独安装redis-trib工具。