一、节点

最开始时，每个Redis实例自己是一个集群，连接各个节点的工作通过CLUSTER MEET 命令完成，A和B握手后，A会将B的信息通过Gossip协议传播给A所在集群中其他节点，让其他节点也与B握手；

// 集群的节点
struct clusterNode{
 
    // 创建节点的时间
    mstime_t ctime;
 
    // 节点名字
    char name[REDIS_CLUSTER_NAMELEN];
 
    // 节点状态
    int flags;
 
    // 配置纪元，用于故障转移
    uint64_t configEpoch;
 
    // 节点IP
    char ip[REDIS_IP_STR_LEN];
 
    // 节点端口号
    int port;
 
    // 连接的信息
    clusterlink *link;
 
};

// clusterNode的link属性
typedef struct clusterlink{
 
    // 连接的创建时间
    mstime_t ctime;
 
    // 套接字描述符
    int fd;
   
    // 输出缓冲区
    sds sndbuf;
 
    // 输入缓冲区
    sds rcvbuf;
 
    // 与这个连接关联的节点
    struct clusterNode *node;
 
} clusterlink;

每个节点还保存一个clusterState结构，即每个节点都保存着集群的状态；

typedef struct clusterState{
 
    clusterNode *myself;
 
    // 配置纪元
    uint64_t currentEpoch;
 
    // 集群状态，在线/下线
    int state;
 
    // 集群中至少处理着一个槽的节点数量
    int size;
   
    // 集群节点名单，Map<name,clusterNode>
    dict *nodes;
 
} clusterState;

二、槽指派

Redis集群通过分片保存键值对，集群的整个数据库分成16384（2^14）个槽，有任何一个槽没被节点处理，则集群处于下线状态。通过向节点发送CLUSTER ADDSLOTS 0 1 2 3 …… 100命令，可以将一个或多个槽指派给节点负责。一个节点除了会将自己负责的槽记录在clusterNode的slots里，还会发送消息告知集群其他节点；

struct clusterNode{
 
    // 用bitmap保存节点的槽
    unsigned char slots[16384/8];
 
    int numslots;
 
};

clusterState中的slots数组记录了集群所有槽的指派信息，而clusterNode.slots数组只记录了一个节点的槽指派；

typedef struct clusterState{
    // 记录了每个槽由哪个clusterNode管理
    clusterNode *slots[16384];
 
} clusterState;

Redis集群有16384个哈希槽，每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽(Slot)，集群的每个节点负责一部分hash槽。客户端向节点发送命令时，如果键所在槽没有指派给当前节点，返回MOVED错误，指引客户端重定向到正确节点；

集群节点和单机数据库类似，也保存键值对字典和过期字典，节点只能使用0号数据库。节点还会用clusterState中的slots_to_keys跳表来保存槽与键的关系，保存哪个键在哪个槽里，分值是槽号，可以快速获得同一个槽里的若干个键；

typedef struct clusterState{
 
    zskiplist *slots_to_keys;
 
} clusterState;

三、重新分片

CLUSTER SETSLOT IMPORTING <source_id>命令从源节点导入槽slot；
CLUSTER SETSLOT MIGRATING <target_id>命令导出槽slot到目标节点；

typedef struct clusterState{
 
    // 当前节点正在从其他节点导入的槽
    clusterNode *importing_slots_from[16384];
 
    // 当前节点正在迁移的槽
    clusterNode *migrating_slots_to[16384];
 
} clusterState;

重新分片时会产生ASK错误，即由源节点负责的K-V转移到了目标节点里，需要重定向。和MOVED不同，MOVED表示槽的负责权转移了，ASK只是重新分片时的一种临时措施；

四、复制和故障转移

集群中可以用CLUSTER REPLICATE <node_id>让节点成为node_id的从节点，并开始对主节点复制，并告知集群其他节点；

每个节点定期向其他节点发送PING，如果一个主节点被半数以上主节点标记为下线，则标记为已下线。从它的从节点选举出新的主节点，和领头Sentinel的选举类似，先到先得，超过半数。然后执行SLAVE no one，成为新的主节点，负责处理槽，告知其他节点；

五、消息

节点间主要有MEET、PING、PONG、FAIL（下线）、PUBLISH（群发，客户端给某个节点发消息，这个节点再给其他节点发，不是客户端直接群发）五种消息；