今天我们聊个知识点为什么Redis使用哈希槽而不是一致性哈希。不 BB上文章目录。一致性哈希算法就很好地解决了分布式系统在扩容或者缩容时发生过多的数据迁移的问题。算法是对 2^32 进行取模运算的结果值虚拟成一个圆环环上的刻度对应一个 0~2^32 - 1 之间的数值。通过虚拟节点的方式很好的处理了数据不平衡问题。不同的计算方式不知道朋友们记不记得Redis Cluster的实现也是用了Hash的方式将键值按照一定算法分配到各个节点的但是却没有使用一致性哈希算法而是引入了哈希槽的概念!这是为什么呢我们先看下一致性哈希和哈希槽在计算上的区别图中A、B、C表示的是三个节点k1和k2表示的是key 一致性哈希是经过 hash() 函数计算后对 2^32 取模的值虚拟成一个圆环 哈希槽是将每个key通过CRC16计算得到一个16bit的值然后16bit值再对16384取模来决定放置哪个槽虽说在计算方式上有区别好像都解决了数据均衡的问题应该都是不错的选择。OK本文将先对Redis集群节点增减时如何进行哈希槽的分配进行分享再回过头看为什么Redis 集群没有使用一致性hash而是引入了哈希槽的概念的原因究竟是什么Redis Cluster集群Redis集群是一种分布式数据库方案通过服务器分片技术进行数据管理我们来对它进行一个归纳总结。哈希槽集群将数据划分为 16384 2^14个槽位哈希槽每个Redis服务节点分配了一部分槽位因为槽位的信息存储于每个节点中客户端请求的key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽这样也就定位到指定的节点中。上图中 key 【楼仔】和【code】经过 CRC16 计算后再对哈希槽总个数 16384 取模得到哈希槽位置分别是在888的节点A上和10924的节点C上面。 重点每个节点都会记录哪些槽分配给了自己哪些槽被分配给了其他节点增加节点新增一个节点Dredis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot(槽)到D上会变成这样此时服务A、B、C、D通过分配各自有了对应的哈希槽新增节点后集群会自动进行哈希槽的重新平均分配比如上图中四个节点中每个节点的槽位数是18384 / 4 4096。当然这个你使用命令 【cluster addslots】为每个节点自定义分配槽的数量这里有个特点如果我们节点的机器性能有差异那就可以为性能好的配置更多槽位更好的利用机器性能。减少节点如果减少一个节点Credis cluster同样会自动进行槽数量的重新计算分配然后后变成下面样子删除节点C之后此时服务A、B节点中每个节点的槽位数是18384 / 2 8192客户端访问节点数据Redis cluster的主节点各自负责一部分槽我们来看下来自客户端的请求的key是如何定位到具体的节点然后返回对应的数据的。来自Redis-Cli客户端的请求连接到的是集群中的任何一个节点1. 首先检查当前key是否存在集群中的节点• 通过CRC16key/ 16384计算出slot• 查询负责该slot负责的节点是否存在1. 在该节点的话就直接就直接返回key对应的结果2. 不在该节点的话那么会 MOVED重定向包含槽位和目标地址指引客户端转向至正确的节点并再次发送之前执行的命令☀️☀️ 相信你也和楼仔一样觉得这种方式弊端很明显每次执行命令前都可能现在Redis节点上进行MOVED重定向才能找到要执行命令的节点额外增加了IO开销。✏️ 不过大多数开发语言的Redis客户端都采用 Smart客户端 支持集群协议让整个访问就更高效。我们来看下是如何实现的smart客户端开发语言写的Redis客户端都会采用Smart客户端来支持访问集群。主要是在内部维护哈希槽--节点的映射关系这样就可以在Smart客户端实现键到节点的查找避免了再进行MOVED重定向。不过第一步还是初始化时会选择一个运行节点初始化槽和节点映射关系。我们看下图上面我们简单讲了下Redis-Cluster中哈希槽和增删节点槽位的转移分配回归正题。 为什么Redis是使用哈希槽而不是一致性哈希呢有人可能会说是当节点太少时一致性哈希容易数据分布不均匀更容易导致雪崩。但是看过我开头分享的一致性哈希文章通过引入虚拟节点是基本可以避免这个问题的如果非要说极限情况那么Redis哈希槽也有可能某些hash 区间的值特别多然后导致该节点导访问过于集中的问题。抛开这些极端情况通过上面对哈希槽的总结以下这些是更值得信服的回答• 当发生扩容时候Redis可配置映射表的方式让哈希槽更灵活可更方便组织映射到新增server上面的slot数比一致性hash的算法更灵活方便。• 在数据迁移时一致性hash 需要重新计算key在新增节点的数据然后迁移这部分数据哈希槽则直接将一个slot对应的数据全部迁移实现更简单• 可以灵活的分配槽位比如性能更好的节点分配更多槽位性能相对较差的节点可以分配较少的槽位为什么Redis Cluster哈希槽数量是16384我们知道一致性哈希算法是对2的32次方取模而哈希槽是对2的14次方取模✏️ Redis作者认为这样做不太值得并且一般情况下一个redis集群不会有超过1000个master节点所以16k的槽位是个比较合适的选择。Redis作者的回答在这里why redis-cluster use 16384 slots? · Issue #2576 · redis/redis总结起来主要有以下因素• Redis节点间通信时心跳包会携带节点的所有槽信息它能以幂等方式来更新配置。如果采用 16384 个插槽占空间 2KB (16384/8);如果采用 65536 个插槽占空间 8KB (65536/8)。• Redis Cluster 不太可能扩展到超过 1000 个主节点太多可能导致网络拥堵。• 16384 个插槽范围比较合适当集群扩展到1000个节点时也能确保每个master节点有足够的插槽这也就是为什么哈希槽的数量是16384了