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新闻天下来聊聊 Redis 集群数据迁移

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发表于 昨天 20:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、详解redis cluster数据迁移过程
1. 节点基本结构定义
redis集群提供16384个slot,我们可以按需分配给节点上,后续进行键值对存储时,我们就可以按照算法将键值对存到对应slot上的redis服务器上:



集群节点本质就是通过slots这个数组记录当前节点的所管理的情况,这里我们可以看到slots是一个char 数组,长度为REDIS_CLUSTER_SLOTS(16384)除8,这样做的原因是因为:

char占1个字节,每个字节8位。
每个char可以记录8个slot的情况,如果是自己的slot则对应char的某一个位置记录为1:
我们以node-1为例,因为它负责0-5460的节点,所以它的slots0-5460都为1,对应的图解如下所示,可以看到笔者这里省略了后半部分,仅仅表示了0-15位置为1:



对此我们也给出这段redis中节点的定义,即位于cluster.h中的clusterNode这个结构体中,可以看slots这段定义:

复制
typedef struct clusterNode {
  //......
    //记录集群负责的槽,总的为16384
    unsigned char slots[REDIS_CLUSTER_SLOTS/8];
    //......
}
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2. 设置slot后续节点迁移
以本文示例为例,我们希望后续节点2的数据全部存到节点1中,那么我们首先需要键入如下两条配置:

复制
# 在节点1上执行,将节点2数据导入到节点1上
CLUSTER SETSLOT 3 IMPORTING node2
# 在节点2上执行,将自己的数据迁移到节点1
CLUSTER SETSLOT 3 MIGRATING node1
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这两条指比较终都会被各自的服务端解析,并调用clusterCommand执行,我们以节点1导入为例,假设我们执行clusterCommand解析到setslot 关键字和importing关键字,即知晓要导入其他节点的数据。对应的节点1就会通过importing_slots_from数组标记自己将导入这个slot的数据,而节点2也会通过migrating_slots_to数组标记自己要将数据导出给其他节点的slot:



对此我们给出clusterCommand的执行流程,可以看到该函数解析出migrating或者importing关键字时就会将对的migrating_slots_to或者importing_slots_from数组对应slot位置的索引位置设置为当前上述命令传入的node id:

复制
void clusterCommand(redisClient *c) {
     //......

        if (!strcasecmp(c->argv[3]->ptr,"migrating") && c->argc == 5) {//处理迁出的逻辑
            //看看自己是否有迁出的slot,没有则报错
            if (server.cluster->slots[slot] != myself) {
                addReplyErrorFormat(c,"I'm not the owner of hash slot %u",slot);
                return;
            }
            //查看自己是否知晓这个node id,如果没有则报错
            if ((n = clusterLookupNode(c->argv[4]->ptr)) == NULL) {
                addReplyErrorFormat(c,"I don't know about node %s",
                    (char*)c->argv[4]->ptr);
                return;
            }
            //标记迁出到slot为传入的node
            server.cluster->migrating_slots_to[slot] = n;
        } else if (!strcasecmp(c->argv[3]->ptr,"importing") && c->argc == 5) {//处理迁入的逻辑
            //查看迁入的slot是否已经配置,如果有则报错
            if (server.cluster->slots[slot] == myself) {
                addReplyErrorFormat(c,
                    "I'm already the owner of hash slot %u",slot);
                return;
            }
            //查看自己是否知晓要迁入数据的node的信息,如果不知道则报错
            if ((n = clusterLookupNode(c->argv[4]->ptr)) == NULL) {
                addReplyErrorFormat(c,"I don't know about node %s",
                    (char*)c->argv[3]->ptr);
                return;
            }
            //标记迁入slot位置为传入的nodeid
            server.cluster->importing_slots_from[slot] = n;
        } //......
}
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3. 请求重定向问题
后续的我们假设还是将set key value请求发送到节点2,因为上述命令的原因,节点会返回move/ask告知客户端这个键值对现在要存到节点1上。对应节点1收到这个key请求时,通过key计算得slot正是自己,它就会将这个键值对存储到自己的数据库中:



这里我们以节点1的角度查看这个问题,当客户端收到move指令后,继续向节点1发送指令,节点1通过收到指令调用processCommand,其内部调用getNodeByQuery获取当前key对应的slot,发现是自己则直接存储数据到当前节点的内存数据库中:

复制
int processCommand(redisClient *c) {
    //......
    //如果开启了集群模式,且发送者不是master且参数带key则进入逻辑
    if (server.cluster_enabled &&
        !(c->flags & REDIS_MASTER) &&
        !(c->flags & REDIS_LUA_CLIENT &&
          server.lua_caller->flags & REDIS_MASTER) &&
        !(c->cmd->getkeys_proc == NULL && c->cmd->firstkey == 0))
    {
        int hashslot;

        if (server.cluster->state != REDIS_CLUSTER_OK) {
           //......
        } else {
            int error_code;
            //查找键值对对应的slot和这个slot负责的节点
            clusterNode *n = getNodeByQuery(c,c->cmd,c->argv,c->argc,&hashslot,&error_code);
            //如果为空且或者非自己,则转交出去给别人处理
            if (n == NULL || n != server.cluster->myself) {
                flagTransaction(c);
                clusterRedirectClient(c,n,hashslot,error_code);
                return REDIS_OK;
            }
        }
    }
//......
//将键值对存储到当前数据库中
}
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我们以节点的视角再次直接步入getNodeByQuery查看这段逻辑,可以看到其内部会基于key计算slot然后将得到对应的node,然后进行如下判断:

如果本次客户端请求是一个批量的请求,且首个key定位不到响应的slot,直接返回错误。
如果key的slot属于当前节点,且当前节点正在迁出并且当前节点查不到这个key,则响应一个ask标识告知客户端到迁出的节点询问一下是否有数据。
如果是key属于当前节点且正在进行导入,且key定位不到则响应异常,反之说明当前节点导入成功,直接返回当前节点信息。
如果定位到的slot属于别的节点,则响应一个move告知客户端到别的节点获取键值对。
对应的我们给出这段代码函数getNodeByQuery,对应的逻辑和笔者上述给出的核心分支一致:

复制
clusterNode *getNodeByQuery(redisClient *c, struct redisCommand *cmd, robj **argv, int argc, int *hashslot, int *error_code) {
   //.......

   
    //如果是exec命令则用mstate封装这些命令
    if (cmd->proc == execCommand) {
        /* If REDIS_MULTI flag is not set EXEC is just going to return an
         * error. */
        if (!(c->flags & REDIS_MULTI)) return myself;
        ms = &c->mstate;
    } else {
        //为了一个原子指向,创建一个假的multi记录这些指令
        ms = &_ms;
        _ms.commands = &mc;
        //命令个数1
        _ms.count = 1;
        //命令参数
        mc.argv = argv;
        //命令参数个数
        mc.argc = argc;
        //对应的命令
        mc.cmd = cmd;
    }

   
    //遍历命令
    for (i = 0; i < ms->count; i++) {
      //.......
        //解析出key以及个数
        keyindex = getKeysFromCommand(mcmd,margv,margc,&numkeys);
        for (j = 0; j < numkeys; j++) {
            //拿到key
            robj *thiskey = margv[keyindex[j]];
            //计算slot
            int thisslot = keyHashSlot((char*)thiskey->ptr,
                                       sdslen(thiskey->ptr));
   
            if (firstkey == NULL) {
              
                firstkey = thiskey;
                slot = thisslot;
                //拿着slot找到对应的集群节点
                n = server.cluster->slots[slot];

                //如果当前查询的key是首个key且找不到,则将错误码设置为REDIS_CLUSTER_REDIR_DOWN_UNBOUND并返回空
                if (n == NULL) {
                    getKeysFreeResult(keyindex);
                    if (error_code)
                        *error_code = REDIS_CLUSTER_REDIR_DOWN_UNBOUND;
                    return NULL;
                }

                //如果就是当前节点正在做迁出或者迁入,则migrating_slot/importing_slot设置为1
                if (n == myself &&
                    server.cluster->migrating_slots_to[slot] != NULL)
                {
                    migrating_slot = 1;
                } else if (server.cluster->importing_slots_from[slot] != NULL) {
                    importing_slot = 1;
                }
            } else {
             //.......
            }

         
            //如果正在做迁出或者嵌入找不到当前db找不到key的位置,则missing_keys++
            if ((migrating_slot || importing_slot) &&
                lookupKeyRead(&server.db[0],thiskey) == NULL)
            {
                missing_keys++;
            }
        }
        getKeysFreeResult(keyindex);
    }

   
    //所有key都没有对应slot节点,直接返回当前节点
    if (n == NULL) return myself;

  //.......
    //正在迁出且key找不到位置,错误码设置为ask并返回迁出的目标节点,让客户端到别的节点尝试看看
    if (migrating_slot && missing_keys) {
        if (error_code) *error_code = REDIS_CLUSTER_REDIR_ASK;
        return server.cluster->migrating_slots_to[slot];
    }

//如果是节点正在导入且key找不到则返回,标识当前集群不稳定
    if (importing_slot &&
        (c->flags & REDIS_ASKING || cmd->flags & REDIS_CMD_ASKING))
    {
        if (multiple_keys && missing_keys) {
            if (error_code) *error_code = REDIS_CLUSTER_REDIR_UNSTABLE;
            return NULL;
        } else {
         //反之说明导入成功则告知自己可以找到这个键值对
            return myself;
        }
    }

  //......
    //返回其他节点,error_code设置为move
    if (n != myself && error_code) *error_code = REDIS_CLUSTER_REDIR_MOVED;
    return n;
}

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