Redis深度剖析Gossip协议揭秘

——深入理解集群中节点如何交流与感知

一、引言：Redis为什么需要Gossip？

在 Redis 的 Cluster 模式下，节点之间需要感知彼此的健康状态与槽（slot）分布信息。为此，Redis 并没有采用集中式的“控制中心”，而是采用了去中心化的 Gossip 协议。

Gossip 协议的核心思想是：

“我知道的事情，我会随机告诉别人，别人再告诉别人。”

这使得 Redis Cluster 拥有了高可用性、快速传播、容错性强的通信机制。

二、Gossip 协议基础原理

2.1 什么是 Gossip 协议？

Gossip（中文：八卦）协议，源自于人类传播八卦的行为模式。它在分布式系统中常用于节点健康探测和元数据同步。特征如下：

• 去中心化传播信息
• 定期交换状态
• 缓慢但最终一致

2.2 Gossip 工作流程图解

         +---------+      gossip      +---------+
         | Node A  |----------------->| Node B  |
         +---------+ <----------------+---------+
                          gossip

每隔一定时间，Node A 会随机挑选一个节点（如 B），将自己已知的信息发送过去，并接收 B 的信息，更新自己。

2.3 Redis Cluster Gossip 特点

• 每个 Redis 节点都定期发送 PING 请求；
• 附带自己已知的其他节点信息；
• 接收方更新自己的集群拓扑；
• 节点健康状态根据 ping 与 pong 响应确定。

三、源码解析 Gossip 实现

Redis 的 Gossip 实现在 cluster.c 中的多个函数中体现，下面简化还原其关键部分：

3.1 发送 Gossip（简化）

void clusterSendPing(clusterLink *link) {
    clusterMsg msg;
    // 设置消息类型为 PING
    msg.type = CLUSTERMSG_TYPE_PING;

    // 将本地节点信息写入消息中
    clusterSetGossipSection(&msg);

    // 发送消息
    send(link->fd, &msg, sizeof(msg), 0);
}

3.2 构造 Gossip 信息

void clusterSetGossipSection(clusterMsg *msg) {
    int gossip_count = 0;
    for (int i = 0; i < cluster->node_count; i++) {
        clusterNode *n = cluster->nodes[i];
        if (n == myself) continue;

        // 添加其他节点信息
        msg->gossip[gossip_count].ip = n->ip;
        msg->gossip[gossip_count].port = n->port;
        msg->gossip[gossip_count].flags = n->flags;

        gossip_count++;
    }
    msg->gossip_count = gossip_count;
}

3.3 接收处理 Gossip

void clusterProcessGossipSection(clusterMsg *msg) {
    for (int i = 0; i < msg->gossip_count; i++) {
        clusterNodeGossip *g = &msg->gossip[i];

        // 查找或创建该节点
        clusterNode *n = getNodeByIPAndPort(g->ip, g->port);
        if (!n) n = createClusterNode(g->ip, g->port);

        // 更新其 flags 等状态
        n->flags = g->flags;
        n->last_ping_received = mstime();
    }
}

四、Redis Gossip 消息结构详解（图解）

4.1 clusterMsg 结构（简化图示）

+------------------+
| 消息头 (type/ping)|
+------------------+
| Gossip 节点列表   |
|  - IP            |
|  - Port          |
|  - Flags         |
+------------------+

每条 Gossip 消息都包含当前节点知道的其他节点的状态。

五、Redis Gossip 与故障检测

Redis 使用 Gossip 信息进行节点下线判断：

• 如果一个节点连续 PING 不通超过 cluster_node_timeout，它会被标记为 PFAIL（疑似下线）；
• 其他节点也 Gossip 到类似信息后，会最终达成一致，标记为 FAIL。

故障检测图解

Node A       Node B        Node C
  |            |             |
  |----PING--->|             |
  |<---PONG----|             |
  |----PING----------->     |
  |         X(PING FAIL)    |
  |            |----Gossip info---> Node A
  |            |                      |
  |        Node C也怀疑B不可达       |
  |-------> 触发故障投票机制        |

六、Gossip 与 Slot 映射传播

Redis Cluster 还使用 Gossip 传播 Slot 分配信息。比如当某个节点的 Slot 迁移后，会通过 Gossip 更新给其他节点。

槽位传播流程：

1. Node A 接收到 Slot 迁移信息；
2. 将此信息通过 Gossip 发给 Node B；
3. Node B 更新本地 slot 分配。

七、Redis Gossip 协议优缺点分析

八、总结与实践建议

• Gossip 是 Redis Cluster 构建高可用与强一致视图的基石；
• 在调试集群状态时，可使用 CLUSTER NODES 命令观察节点 gossip 信息；
• 在实际部署中注意配置 cluster-node-timeout，避免误判故障；
• Gossip 无法实时同步所有状态，业务容错机制应作补充。

附录：命令辅助学习

# 查看当前节点认识的集群
redis-cli -c -p 7000 cluster nodes

# 强制刷新集群视图
redis-cli -c -p 7000 cluster meet <ip> <port>

# 槽位查看
redis-cli -c -p 7000 cluster slots