Redis 分配槽位的过程主要用于 Redis Cluster 模式下的数据分布。
在 Redis Cluster 中,数据被分配到不同的节点上,每个节点处理一定范围的槽(slot)。
Redis 集群将键(key)映射到 16384 个槽位(slots)中,槽位的分配和数据的分配有一个明确的算法。
Redis Slot 分配概述
槽位总数: Redis Cluster 将 16384 个槽位平均分配给不同的 Redis 节点。每个槽位是一个整数,范围从 0 到 16383。
哈希槽: Redis 会根据键(key)计算哈希值,并通过哈希算法将该值映射到一个槽位。槽位的数量固定为 16384,所以 Redis 会使用取模的方式来映射键。
分布式哈希槽: 在 Redis 集群模式下,槽位是通过一致性哈希分配的。每个节点负责一部分槽,Redis 会通过不同的算法来决定哪个键值对分配到哪个槽位,进而决定数据存储在哪个节点上。
分配算法
Redis 使用 CRC16 哈希算法 将键映射到 16384 个槽位中。具体过程如下:
计算 CRC16 哈希值: 对于一个键(key),Redis 会使用 CRC16 算法来计算哈希值。CRC16 是一种常用的哈希算法,输出结果为一个 16 位的整数。
映射槽位: Redis 使用
hash % 16384
来计算槽位编号。也就是说,哈希值经过16384
取模操作后,得到的结果是一个介于 0 到 16383 之间的整数,这个整数即为该键所属的槽位编号。槽位与节点的映射: Redis Cluster 将这些槽位分配给不同的节点,初始时,Redis Cluster 会平均将 16384 个槽位分配给各个节点。如果集群中有 N 个节点,每个节点会负责大约
16384 / N
个槽位。
具体流程
哈希槽的计算:
假设键是
"user:1234"
,Redis 会计算它的 CRC16 哈希值,并对 16384 取模,得到一个槽位编号。比如,假设计算结果是
hash("user:1234") = 12345678
,那么该键会被映射到槽位:12345678 % 16384 = 1234
。
槽位分配到节点:
Redis 集群中的每个节点负责一部分槽位。假设有 3 个节点(
Node 1
,Node 2
,Node 3
),那么它们分别负责槽位的一个子集。节点的分配是动态的,可以根据需要重新平衡槽位。例如,假设
Node 1
负责槽位 0 到 4095,Node 2
负责槽位 4096 到 8191,Node 3
负责槽位 8192 到 16383。根据槽位的哈希结果,键
"user:1234"
会被分配到某个节点。例如,如果槽位 1234 由Node 1
负责,那么该键会存储在Node 1
上。
数据迁移与重新分配:
当集群扩容或缩容时,Redis 会重新分配槽位,原先的键会迁移到新的节点上。为了保证数据的均衡分布,Redis 会通过迁移槽位的方式将数据从一个节点迁移到另一个节点。
数据迁移通常通过 集群重分片 来实现。
Slot 分配的核心点
固定槽位数量: Redis 集群中的槽位总数固定为 16384,槽位数不受节点数量的影响。
均匀分配: 初始时,槽位会均匀地分配给各个节点,尽量避免某个节点过载。
键的哈希计算: 键的哈希值通过 CRC16 算法计算,且经过
16384
取模来确定具体槽位。动态迁移: 在集群扩容或节点故障恢复时,Redis 会动态地迁移槽位,从而确保数据分布的均匀性。
小结
Redis 使用 CRC16 哈希算法 将键映射到 16384 个槽位上,然后将槽位均匀地分配给不同的节点。
通过这种方式,数据在集群中的分布能够保持均衡。随着节点的加入或移除,Redis 会动态地迁移槽位,确保集群的负载均衡。