[发明专利]基于Gossip通信协议和Raft选举算法的优化方法

说明书

本发明公开一种基于Gossip通信协议和Raft选举算法的优化方法，包括：1全局定义；2定义节点每秒钟固定发送PING消息的数目；3更改节点每秒钟固定发送PING消息的数目和接收节点的选取方式；4主节点故障，Redis集群中节点判定主节点处于疑似下线状态；5更改Gossip单元中Gossip消息的条数和选取方式；6Redis集群中节点判定主节点处于下线状态；7从节点向Redis集群中所有节点发起投票请求；8更改投票方式；9从节点当选为主节点；10Redis集群恢复成功。本发明能在不影响Redis集群的吞吐量和时延的基础上，缩短Redis集群的恢复时间，提升Redis集群的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及非关系型的数据库技术领域，具体地说是一种基于Gossip通信协议和Raft选举算法的优化方法。

背景技术

Redis集群是由N×(n+1)个Redis服务器节点构成的分布式集群，服务器节点分为N个主节点和N×n个从节点，一个主节点对应n个从节点，主节点负责对处理槽以及相应的客户操作，从节点复制备份主节点的数据。在主节点故障后，Redis集群通过Gossip通信协议来判断故障的主节点处于下线状态，并停止接收客户端的请求；随后加入相应的故障转移过程，对应的从节点在通过Raft选举算法获得个主节点的支持票后，升为新的主节点，代替原先主节点的功能，使得集群恢复成功。

作为一种分布式集群，稳定性和可靠性非常重要，但是目前的Redis集群在主节点故障后，恢复时间不稳定且耗时较长，甚至无法成功恢复，并且随着故障主节点数目的增加，Redis集群的恢复时间增长很快；当用户执行比较耗时的操作时，Redis集群会产生错误的主从切换。这些都与Redis集群现有的Gossip通信协议和Raft选举算法的具体实现有关，其中Gossip通信协议是一种最终一致性算法，不能保证在某个时间点使整个集群的所有节点达到一致的状态；Raft选举算法是一种基于日志副本同步的一致性算法，可分成主节点选举，日志同步和安全提交。

发明内容

本发明是为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于Gossip通信协议和Raft选举算法的优化方法，以期能克服现有Redis集群的上述缺陷，从而能在不影响Redis集群的吞吐量和时延的基础上，缩短Redis集群的恢复时间，提升Redis集群的可靠性和稳定性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于Gossip通信协议和Raft选举算法的优化方法，是应用于由N×(n+1)个节点组成的Redis集群中，所述节点是运行在集群模式下的Redis服务器，并分为N个主节点和N×n个从节点，任意一个主节点分别对应于n个从节点，由一个主节点及其对应的n个从节点构成一个分片；其特点是，所述优化方法按如下步骤进行：

步骤1、全局定义：

定义所述N个主节点构成的主节点集合为{M₁,M₂,…,M_i,…,M_N}，M_i表示第i个主节点；1≤i≤N；

定义所述第i个主节点M_i的从节点集合为{S_i1,S_i2,…,S_ij,…,S_in}，S_ij表示第i个主节点M_i所对应的第j个从节点；1≤j≤n；

定义Redis集群中的所有节点集合为{N₁,N₂,…,N_k,…,N_N×(n+1)}，N_k表示第k个节点，1≤k≤N×(n+1)；

定义保存所述第k个节点N_k详细状态信息的结构体为第k个状态结构体CN_k；