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Redis分片集群

分片集群是将多个Redis主从结构联合起来,每个主从结构具有一个主实例和多个从实例。Redis的分片集群可以在数据量不断增大的情况下进行水平扩容,将键值放在指定的实例中,以此来降低系统对单主节点的依赖,从而提高Redis服务的读写性能。分片集群的结构图如下。

Redis集群

分片集群的作用

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决:

  • 海量数据存储问题
  • 高并发写的问题
    哨兵模式本质是依旧是主从模式,在主从模式下我们可以增加slave节点来拓展并发能力,但是没办法扩展能力和存储能力。

使用分片集群可以解决上述问题,分片集群特征:

  • 集群中有多个master,每个master保存不同数据
  • 每个master都可以有多个slave节点
  • master之间通过ping监测彼此健康状态
  • 客户端请求可以访问集群任意节点,最终都会被转发到正确节点

散列插槽

Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽(hash slot)上。哈希槽类似于数据分区,每个键值对都会根据它的 key,被映射到一个哈希槽中,具体执行过程分为两大步:

  • 根据键值对的key,按照CRC16算法计算一个16bit的值
  • 再用16bit值对16384取模,得到0~16383范围内的模数,每个模数代表一个相应编号的哈希槽
    每个Redis节点负责处理一部分槽位,假如集群中有master节点ABC,每个节点负责的槽位范围如下:
master节点处理槽位
A0-5460
B5461-10922
C10923-16383

查看集群信息时就能看到:

Redis集群插槽情况

注意,数据key不是与节点绑定,而是与插槽绑定。这样绑定的好处是,当集群发生扩容增加节点或者宕机减少了master节点,Redis能够更加方便的将插槽转移到仍然存活的节点上,数据跟随插槽转移,使得我们能够找到原本数据所在的位置。Redis会根据key的有效部分计算插槽值,分两种情况:

  • key中包含"{}",且"{}"中至少包含1个字符,"{}"中的部分是有效部分
  • key中不包含"{}",整个key都是有效部分
    第一种情况可以应对如下问题

如何将同一类数据固定的保存在同一个Redis实例?

这一类数据使用相同的有效部分,例如key都以{typeId}为前缀


例如:key是num,那么就根据num计算,如果是{test}num,则根据test计算。计算方式是利用CRC16算法得到一个hash值,然后对16384取余,得到的结果就是slot值。

Redis集群插槽setget

如上图所示,当连接7001节点时,存入num为key的数据正好散列在7001,看起来操作没有变化。当存入a为key的数据时,它散列在了7003节点上,可以看到重定向的消息。此时已经定向到了7003节点,在该节点获取7001节点存入的num时,又会重定向到7001节点。
需要注意的是:集群操作时,需要给redis-cli加上-c参数才可以,如redis-cli -c -p 7001,否则set方法会报如下错误

Redis集群set错误



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