面试题：在Redis集群槽指派动态调整中如何保证数据一致性

Question

当Redis集群对槽进行动态调整时，可能会出现数据在不同节点间迁移的情况，阐述在这个过程中，Redis是怎样通过各种机制确保数据的一致性，避免数据丢失或不一致问题的。

Answer 1

1. 数据迁移过程中的同步机制
   • 部分重同步：
     • 在Redis集群数据迁移时，源节点（迁移数据的节点）和目标节点之间采用部分重同步机制。当数据从源节点向目标节点迁移时，源节点会记录迁移数据的写入操作日志（称为复制积压缓冲区）。
     • 目标节点在接收数据的同时，会与源节点进行部分重同步。如果在数据迁移过程中有新的数据写入到正在迁移的槽的数据上，源节点会将这些新的写入操作发送给目标节点，以确保目标节点的数据和源节点保持一致。
2. 槽映射表的一致性维护
   • 集群配置纪元：
     • Redis集群使用集群配置纪元（Cluster Configuration Epoch）来标识集群配置的版本。每个节点都保存一个配置纪元，当集群中的配置发生变化（如槽的迁移）时，配置纪元会递增。
     • 节点之间通过Gossip协议传播配置纪元信息。在槽迁移过程中，各个节点会同步更新槽映射表，确保所有节点对于槽的归属有一致的认知。只有当所有节点的槽映射表都更新到最新版本，且配置纪元一致时，整个集群才认为槽迁移完成。
3. 故障检测与恢复机制
   • 主观下线和客观下线：
     • 在数据迁移过程中，如果某个节点（无论是源节点还是目标节点）出现故障，Redis集群通过主观下线（Subjective Down，简称SDOWN）和客观下线（Objective Down，简称ODOWN）机制来处理。
     • 当一个节点长时间没有收到另一个节点的心跳消息时，该节点会将其标记为SDOWN。然后，通过Gossip协议，其他节点会知晓这个情况。如果半数以上的主节点都认为某个节点处于SDOWN状态，那么这个节点会被标记为ODOWN，即客观下线。
     • 对于处于数据迁移中的节点，如果发生故障，集群会重新选举新的节点来继续完成数据迁移任务，以确保数据迁移的完整性，避免因节点故障导致数据丢失或不一致。
4. 写入操作的处理
   • 双写机制（近似）：
     • 在数据迁移期间，对于涉及正在迁移槽的写入操作，Redis会在源节点和目标节点上都执行写入（虽然不是严格意义上的双写，因为是有先后顺序，但目标是保证数据一致性）。
     • 源节点在处理写入请求时，会将写入操作同时发送给目标节点。目标节点接收并应用这些操作，从而保证在迁移过程中，新写入的数据在两个节点上都存在，减少数据不一致的可能性。