系列文章目录

第一节 Redis的安装
第二节 Redis的五种数据结构（String、Hash、List、Set、ZSet）
第三节 Redis的持久化方式
第四节 Redis主从架构
第五节 Redis哨兵高可用架构
第六节 Redis集群高可用架构

Redis集群选举原理与脑裂问题

系列文章目录
一、Redis集群选举原理
- currentEpoch的含义
- currentEpoch的作用
二、集群脑裂问题
三、其它问题
- 1、集群是否完整才能对外提供服务
- 2、Redis集群为什么至少需要三个master节点，并且推荐节点数为奇数？
- 3、Redis集群对批量操作命令的支持

一、Redis集群选举原理

当slave节点发现自己的master节点变为FAIL状态时，便尝试进行Failover(故障转移)，以期成为新的master。由于挂掉的master节点可能会有多个slave节点，从而存在多个slave节点竞争成为master节点的过程。
过程如下：

slave节点发现自己的master节点变为FAIL状态
将自己记录的集群currentEpoch加1，并广播FAILOVER_AUTH_REQUEST（会携带有currentEpoch）信息
其他节点收到该信息，只有master响应，判断请求者的合法性，并发送FAILOVER_AUTH_ACK，对每一个epoch（纪元）只发送一次ACK
尝试Failover的slave收集master返回的FAILOVER_AUTH_ACK
slave收到超过半数master的ACK后变成新Master(这里解释了集群为什么至少需要三个主节点，如果只有两个，当其中一个挂了，只剩一个主节点是不能选举成功的)
slave广播Pong消息通知其他集群节点

从节点并不是在主节点一进入 FAIL 状态就马上尝试发起选举，而是有一定延迟，一定的延迟确保我们等待FAIL状态在集群中传播，slave如果立即尝试选举，其它masters或许尚未意识到FAIL状态，可能会拒绝投票

延迟计算公式：DELAY = 500ms + random(0 ~ 500ms) + SLAVE_RANK * 1000ms
SLAVE_RANK表示此slave已经从master复制数据的总量的rank。Rank越小代表已复制的数据越新。这种方式下，持有最新数据的slave将会首先发起选举（理论上）。

currentEpoch的含义

这是一个集群状态相关的概念，可以用来记录集群状态变更的递增版本号。
每个集群节点，都会通过 server.cluster->currentEpoch 记录当前的 currentEpoch。
集群节点创建时，不管是master还是slave，都将currentEpoch置为 0。
当前节点接收到来自其他节点的包时，如果发送者的currentEpoch（消息头部会包含发送者的currentEpoch）大于当前节点的currentEpoch，那么当前节点会更新 currentEpoch 为发送者的
currentEpoch。
集群中所有节点的 currentEpoch 最终会达成一致，相当于对集群状态的认知达成了一致。

currentEpoch的作用

当集群的状态发生改变，目前currentEpoch只用于slave的故障转移流程，例如当 slave1节点发现其所属的master节点无法访问时，就会试图发起故障转移流程。

增加 currentEpoch的值，这个增加后的 currentEpoch 是所有集群节点中最大的。
然后slave1向所有节点发起拉票请求，请求其他master投票给自己，使自己能成为新的master。
其他节点收到包后，发现发送者的 currentEpoch 比自己的 currentEpoch 大，就会更新自己的
currentEpoch，并在尚未投票的情况下，投票给slave1，表示同意使其成为新的master。

二、集群脑裂问题

redis集群没有过半机制会有脑裂问题，网络抖动导致脑裂后多个主节点对外提供写服务，一旦网络环境问题恢复，会将其中一个主节点变为从节点，然后从节点会从主节点进行全量数据复制，这时主节点变成从节点前的所有数据丢失。
规避方法可以在redis配置里加上参数(这种方法不可能百分百避免数据丢失，参考集群leader选举机制)：

min-replicas-to-write 1  //写数据成功最少同步的slave数量，这个数量可以模仿大于半数机制配置，比如集群总共三个节点可以配置1，加上leader就是2，超过了半数

注意：这个配置在一定程度上会影响集群的可用性，比如slave要是少于1个，也就是当只有master节点时，这个集群也不能提供服务了，需要具体场景权衡选择。

三、其它问题

1、集群是否完整才能对外提供服务

当redis.conf的配置cluster-require-full-coverage为no时，表示当负责一个插槽的master主库下线且没有相应的slave从库进行故障恢复时，集群仍然可用，如果为yes则集群不可用。

2、Redis集群为什么至少需要三个master节点，并且推荐节点数为奇数？

因为新master的选举需要大于半数的集群master节点同意才能选举成功，如果只有两个master节点，当其中一个挂了，无法达不到选举新master的条件的。
奇数个master节点可以在满足选举该条件的基础上节省一个节点，比如三个master节点和四个master节点的集群相比，大家如果都挂了一个master节点都能选举新master节点，如果都挂了两个master节点都没法选举新master节点了，所以奇数的master节点更多的是从节省机器资源角度出发说的。

3、Redis集群对批量操作命令的支持

对于类似mset，mget这样的多个key的原生批量操作命令，redis集群只支持所有key落在同一slot的情况，如果有多个key一定要用mset命令在redis集群上操作，则可以在key的前面加上{XX}，这样参数数据分片hash计算的只会是大括号里的值，这样能确保不同的key能落到同一slot里去，示例如下：

mset {student1}:1001:name zhangsang {student1}:1001:age 20

假设name和age计算的hash slot值不一样，但是这条命令在集群下执行，redis只会用大括号里的 student1做hash slot计算，所以算出来的slot值肯定相同，最后都能落在同一slot。

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2、Redis集群为什么至少需要三个master节点，并且推荐节点数为奇数？

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