Redis（42）Redis集群如何处理键的迁移？

在 Redis 集群中，当需要重新分配哈希槽（例如添加或移除节点）时，键的迁移是必不可少的过程。Redis 集群使用一种称为哈希槽（hash slot）的机制来分配和管理数据。Redis 集群总共定义了 16384 个哈希槽，每个键通过哈希函数映射到其中一个槽。以下是详细的键迁移过程及其代码示例：

键迁移的过程

确定需要迁移的哈希槽：首先，确定需要从源节点迁移到目标节点的哈希槽。
开始槽迁移：在源节点和目标节点之间进行槽迁移。
迁移数据：将源节点中的数据逐条迁移到目标节点。
更新集群配置：在集群中更新哈希槽的所属关系。

具体步骤

1. 启动 Redis 实例

首先，启动 Redis 实例，确保它们启用了集群模式。

sh 复制代码

# 启动 Redis 实例
redis-server --port 7000 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7000.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes
redis-server --port 7001 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7001.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes
redis-server --port 7002 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7002.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes

2. 创建 Redis 集群

创建一个包含这些节点的 Redis 集群。

sh 复制代码

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 --cluster-replicas 1

3. 添加新节点到集群

启动一个新的 Redis 实例，并将其添加到现有集群中。

sh 复制代码

# 启动新节点
redis-server --port 7003 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7003.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes

# 将新节点加入集群
redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7000

4. 重新分配哈希槽

使用 redis-cli 进行槽的重新分配，并将部分哈希槽迁移到新节点。

sh 复制代码

# 开始重新分配哈希槽
redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:7000

在执行上述命令后，Redis CLI 会提示输入以下信息：

How many slots do you want to move (from 1 to 16384)?：输入要迁移的槽数，例如 5000。
What is the receiving node ID?：输入目标节点的 ID，可以通过 redis-cli -p 7000 cluster nodes 获取节点 ID。
Please enter all the source node IDs.：输入源节点的 ID。

5. 完成哈希槽迁移

Redis CLI 将自动处理哈希槽和数据的迁移，并更新集群配置。

Java 代码示例：键迁移

以下是使用 Jedis 库在 Java 中编写的代码示例，展示如何通过编程方式进行键的迁移。

java 复制代码

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

import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;

public class RedisClusterMigrationExample {
    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));

        // 创建 JedisCluster 对象
        try (JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(jedisClusterNodes)) {
            System.out.println("Initial Cluster Nodes:\n" + jedisCluster.clusterNodes());

            // 在集群中设置一些键值对
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                jedisCluster.set("key" + i, "value" + i);
            }
            System.out.println("Keys added to the cluster.");

            // 启动新节点
            System.out.println("Starting new node 7003...");
            Runtime.getRuntime().exec("redis-server --port 7003 --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-7003.conf --cluster-node-timeout 5000 --appendonly yes");
            Thread.sleep(5000); // 等待新节点启动

            // 将新节点加入集群
            System.out.println("Adding new node 7003 to the cluster...");
            Runtime.getRuntime().exec("redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7000");
            Thread.sleep(5000); // 等待节点加入

            // 获取节点ID
            String newNodeId = getNodeId("127.0.0.1", 7003);

            // 重新分配哈希槽
            System.out.println("Resharding the cluster...");
            reshardCluster(jedisClusterNodes, newNodeId, 5000);

            // 检查集群节点信息
            System.out.println("Cluster Nodes after resharding:\n" + jedisCluster.clusterNodes());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static String getNodeId(String host, int port) {
        try (Jedis jedis = new Jedis(host, port)) {
            List<String> nodes = jedis.clusterNodes().lines().collect(Collectors.toList());
            for (String node : nodes) {
                if (node.contains("myself")) {
                    return node.split(" ")[0];
                }
            }
        }
        return null;
    }

    private static void reshardCluster(Set<HostAndPort> clusterNodes, String targetNodeId, int slotsToMove) {
        try (Jedis jedis = new Jedis(clusterNodes.iterator().next())) {
            List<String> sourceNodes = jedis.clusterNodes().lines()
                    .filter(line -> line.contains("master") && !line.contains(targetNodeId))
                    .map(line -> line.split(" ")[0])
                    .collect(Collectors.toList());

            int slotsPerNode = slotsToMove / sourceNodes.size();
            int remainingSlots = slotsToMove;

            for (String sourceNodeId : sourceNodes) {
                int slotsToMoveNow = Math.min(slotsPerNode, remainingSlots);
                if (slotsToMoveNow <= 0) break;

                System.out.println("Moving " + slotsToMoveNow + " slots from " + sourceNodeId + " to " + targetNodeId);
                jedis.clusterSetSlotMigrating(sourceNodeId, targetNodeId, slotsToMoveNow);

                remainingSlots -= slotsToMoveNow;
            }
        }
    }
}

解释

启动和加入新节点：代码中首先启动新的 Redis 实例，并将其加入现有集群。
获取节点 ID ：通过 getNodeId 方法获取新节点的 ID。
重新分配哈希槽 ：通过 reshardCluster 方法将部分哈希槽从源节点迁移到目标节点。

总结

Redis 集群中的键迁移涉及确定迁移的哈希槽、开始槽迁移、迁移数据以及更新集群配置。通过 Redis CLI 和 Jedis 库，可以方便地管理和执行键迁移操作。上述代码示例展示了如何在 Java 中使用编程方式管理 Redis 集群的键迁移过程。