Redis（38）Redis集群如何实现故障转移？

Redis 集群通过一种自动化的故障转移机制来实现高可用性和容错性。故障转移机制包括以下几个关键步骤：

故障检测：集群中的每个节点定期发送 PING 消息给其他节点，以检测它们的健康状态。
故障确认：当多个节点（至少半数以上）检测到某个主节点不可用时，会将其标记为下线（FAIL）。
选举新主节点：集群会从该主节点的从节点中选择一个提升为新的主节点。
重新分配槽：新的主节点接管原主节点的槽并继续提供服务。

故障转移的详细过程

1. 故障检测

每个 Redis 集群节点都会向其他节点发送 PING 消息，以检测它们的健康状态。如果在一定时间内未收到某个节点的 PONG 响应，则认为该节点可能故障。

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# 每个节点会周期性地发送 PING 消息进行健康检查
PING -> PONG

2. 故障确认

当超过半数以上的节点检测到某个主节点不可用时，会将其标记为下线（FAIL）。

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# 多个节点确认某个主节点不可用
> redis-cli -p 7000 cluster nodes
e7c23ee3... 127.0.0.1:7001 master - 0 1628531991000 1 connected 5461-10922
a40f9c7a... 127.0.0.1:7000 master,fail - 0 1628531991000 0 disconnected 0-5460

3. 选举新主节点

集群会从此主节点的从节点中选举一个提升为新的主节点。选举过程基于多个因素，包括从节点的最新复制偏移量、是否与主节点连接等。

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# 集群选择一个从节点提升为新的主节点
new_master = select_best_replica(failed_master.replicas)

4. 重新分配槽

新的主节点会接管原主节点的槽，并重新分配数据请求。

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# 新的主节点接管原有槽并继续提供服务
new_master.slots = failed_master.slots

故障转移的代码示例

以下示例展示如何通过 Jedis 库检测和处理 Redis 集群的故障转移。

Java 代码示例：故障检测和处理

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import redis.clients.jedis.HostAndPort;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class RedisClusterFailoverExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 定义 Redis 集群节点
        Set<HostAndPort> jedisClusterNodes = new HashSet<>();
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7000));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7001));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7002));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7003));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7004));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7005));

        // 创建 JedisCluster 对象
        try (JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(jedisClusterNodes)) {
            // 获取集群节点信息
            System.out.println("Initial Cluster Nodes:\n" + jedisCluster.clusterNodes());

            // 模拟主节点故障
            System.out.println("Simulating failure of node 7000");
            Runtime.getRuntime().exec("redis-cli -p 7000 shutdown");

            // 等待一段时间以让集群完成故障转移
            Thread.sleep(10000);

            // 获取故障转移后的集群节点信息
            System.out.println("Cluster Nodes after failover:\n" + jedisCluster.clusterNodes());

            // 检查某个键是否可用
            String key = "testKey";
            jedisCluster.set(key, "value");
            String value = jedisCluster.get(key);
            System.out.println("Key: " + key + " Value: " + value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

故障转移自动化

在实际生产环境中，不需要手动检测和处理故障转移。Redis 集群会自动处理上述步骤，但我们需要确保以下配置正确：

节点配置 ：所有节点的 cluster-enabled 选项设置为 yes。
节点间通信：确保所有节点可以相互通信，并且没有防火墙阻挡。
从节点配置：每个主节点至少有一个从节点。

总结

Redis 集群通过自动化的故障检测和转移机制，确保数据的高可用性和容错性。每个节点都会定期发送 PING 消息进行健康检查，超过半数以上的节点确认某个主节点不可用时，集群会自动选举新的主节点并重新分配槽。使用 Jedis 库，可以检测和处理故障转移。上述示例代码展示了如何通过 Jedis 库检测和处理 Redis 集群的故障转移，并确保数据的可用性。