Redis集群哈希槽数据分片

简介: 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.集群的每个节点负责一部分hash槽。这种结构很容易添加或者删除节点,并且无论是添加删除或者修改某一个节点,都不会造成集群不可用的状态。

相关链接

CRC16算法源码:https://github.com/redis/redis/blob/6.0/src/crc16.c

一致性hash算法原理:https://www.cnblogs.com/lpfuture/p/5796398.html

概念理解

Redis 集群没有使用一致性hash, 而是引入了哈希槽的概念。

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.

集群的每个节点负责一部分hash槽。这种结构很容易添加或者删除节点,并且无论是添加删除或者修改某一个节点,都不会造成集群不可用的状态。

使用哈希槽的好处就在于可以方便的添加或移除节点。

当需要增加节点时,只需要把其他节点的某些哈希槽挪到新节点就可以了;

当需要移除节点时,只需要把移除节点上的哈希槽挪到其他节点就行了;

在这一点上,我们以后新增或移除节点的时候不用先停掉所有的 redis 服务

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当前集群有3个节点,槽默认是平均分的:
节点 A (6381)包含 0 到 5499号哈希槽.
节点 B (6382)包含5500 到 10999 号哈希槽.
节点 C (6383)包含11000 到 16383号哈希槽.

数据迁移

数据迁移可以理解为slot(槽)和key的迁移,这个功能很重要,极大地方便了集群做线性扩展,以及实现平滑的扩容或缩容。

现在要将Master A节点中编号为1、2、3的slot迁移到Master B节点中,在slot迁移的中间状态下,slot 1、2、3在Master A节点的状态表现为MIGRATING(迁移),在Master B节点的状态表现为IMPORTING(入口)。

img

此时并不刷新node的映射关系

IMPORTING状态

被迁移slot 在目标Master B节点中出现的一种状态,准备迁移slot从Mater A到Master B的时候,被迁移slot的状态首先变为IMPORTING状态。

键空间迁移

键空间迁移是指当满足了slot迁移前提的情况下,通过相关命令将slot 1、2、3中的键空间从Master A节点转移到Master B节点。此时刷新node的映射关系。

img

复制&高可用:集群的节点内置了复制和高可用特性。

特点:

1、节点自动发现
2、slave->master 选举,集群容错
3、Hot resharding:在线分片
4、基于配置(nodes-port.conf)的集群管理
5、客户端与redis节点直连、不需要中间proxy层.
6、所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽.

相关问题

1、用了哈希槽的概念,而没有用一致性哈希算法,不都是哈希么?这样做的原因是为什么呢?
Redis Cluster是自己做的crc16的简单hash算法,没有用一致性hash。Redis的作者认为它的crc16(key) mod 16384的效果已经不错了,虽然没有一致性hash灵活,但实现很简单,节点增删时处理起来也很方便。

2、为了动态增删节点的时候,不至于丢失数据么?
节点增删时不丢失数据和hash算法没什么关系,不丢失数据要求的是一份数据有多个副本。

3、还有集群总共有2的14次方,16384个哈希槽,那么每一个哈希槽中存的key 和 value是什么?
当你往Redis Cluster中加入一个Key时,会根据crc16(key) mod 16384计算这个key应该分布到哪个hash slot中,一个hash slot中会有很多key和value。你可以理解成表的分区,使用单节点时的redis时只有一个表,所有的key都放在这个表里;改用Redis Cluster以后会自动为你生成16384个分区表,你insert数据时会根据上面的简单算法来决定你的key应该存在哪个分区,每个分区里有很多key。

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