5. Redis Cluster 故障转移
上面已经介绍过单机模式的故障转移（主节点下线后，对应从节点升主并替代原主节点继续工作）过程，单机模式下故障转移需要 Sentinel 系统的辅助，与之不同，Redis 集群模式故障转移并不需要 Sentinel 系统辅助，而是通过集群内部主节点选举完成，是一个“自治”的系统。
Redis Cluster 的故障转移可划分为三大步骤：故障检测、从节点选举以及故障倒换，以下详细介绍。
5.1 故障检测
故障检测需要经历单节点视角检测、检测信息传播、下线判决三个步骤，下文将详细介绍。
单点视角检测
集群中的每个节点都会定期通过集群内部通信总线向集群中的其它节点发送 Ping 消息，用于检测对方是否在线。如果接收 Ping 消息的节点没有在规定的时间内向发送 Ping 消息的节点返回 Pong 消息，那么，发送 Ping 消息的节点就会将接收 Ping 消息的节点标注为疑似下线状态（Probable Fail，Pfail）。
检测信息传播
集群中的各个节点会通过相互发送消息的方式来交换自己掌握的集群中各个节点的状态信息，如在线、疑似下线（Pfail）、下线（Fail）。例如，当一个主节点 A 通过消息得知主节点 B 认为主节点 C 疑似下线时，主节点 A 会更新自己保存的集群状态信息，将从 B 获得的下线报告保存起来。
基于检测信息作下线判决
如果在一个集群里，超过半数的持有 Slot（槽）的主节点都将某个主节点 X 报告为疑似下线，那么，主节点 X 将被标记为下线（Fail），并广播出去，所有收到这条 Fail 消息的节点都会立即将主节点 X 标记为 Fail。至此，故障检测完成。
5.2 选举
主节点被标记为 Fail 后，对应的从节点会发起投票，竞争升主。历经从节点拉票、主节点投票、投票裁决等环节，最终完成选举。以下是详细过程。
从节点拉票
基于故障检测信息的传播，集群中所有正常节点都将感知到某个主节点下线的信息，当然也包括这个下线主节点的所有从节点。当从节点发现自己复制的主节点状态为已下线时，从节点就会向集群广播一条请求消息，请求所有收到这条消息并且具有投票权的主节点给自己投票。
拉票优先级
严格的讲，从节点在发现其主节点下线时，并非立即发起故障转移流程而进行“拉票”的，而是要等待一段时间，在未来的某个时间点才发起选举。这个时间点有如下计算表达式：
mstime() + 500ms + random()%500ms + rank*1000ms
其中，固定延时 500ms，是为了留出时间，使主节点下线的消息能传播到集群中其他节点，这样集群中的主节点才有可能投票；随机延时是为了避免两个从节点同时开始故障转移流程；rank 表示从节点的排名，排名是指当前从节点在下线主节点的所有从节点中的排名，排名主要是根据复制数据量来定，复制数据量越多，排名越靠前，因此，具有较多复制数据量的从节点可以更早发起故障转移流程，从而更可能成为新的主节点。
主节点投票
如果一个主节点具有投票权（负责处理 Slot 的主节点)，并且这个主节点尚未投票给其它从节点，那么这个主节点将向请求投票的从节点返回一条回应消息，表示支持该从节点升主。
根据投票结果决策
在一个具有 N 个主节点投票的集群中，理论上每个参与拉票的从节点都可以收到一定数量的主节点投票，但是，在同一轮选举中，只可能有一个从节点收到的票数大于 N/2 + 1，也只有这个从节点可以升级为主节点，并代替已下线的主节点继续工作。
选举失败
跟生活中的选举一样，选举可能失败——没有一个候选从节点获得超过半数的主节点投票。遇到这种情况，集群将会进入下一轮选举，直到选出新的主节点为止。
选举算法
选举新主节点的算法是基于 Raft 算法的 Leader Election 方法来实现的，本文就不展开了，在本课程后面介绍 ETCD 的章节中会详述 Raft 算法。
5.3 故障转移
选举完成后，获胜的从节点将发起故障转移（Failover），角色从 Slave 切换为 Master，并接管原来主节点的 Slots，详细过程如下。
身份切换
通过选举晋升的从节点会执行一系列的操作，清除曾经为从的信息，改头换面，成为新的主节点。
接管职权
新的主节点会通过轮询所有 Slot，撤销所有对已下线主节点的 Slot 指派，消除影响，并且将这些 Slot 全部指派给自己。
广而告之
升主了嘛，必须让圈子里面的都知道，新的主节点会向集群中广播一条 Pong 消息，将自己升主的信息通知到集群中所有节点。
履行义务
在其位谋其政，新的主节点开始处理自己所负责 Slot 对应的请求，至此，故障转移完成。