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Redis槽分配技術(shù)一探究竟
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Redis是一個(gè)基于內(nèi)存的開源Key-Value數(shù)據(jù)庫，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。在Redis中，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被分成多個(gè)數(shù)據(jù)庫，每個(gè)數(shù)據(jù)庫又被分成多個(gè)key-value對。其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何將不同的key-value對分配到不同的節(jié)點(diǎn)上。Redis采用的是槽分配技術(shù)，本文將深入剖析Redis槽分配技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)過程。
一、Redis槽分配技術(shù)的原理
Redis集群中，可以將多個(gè)Redis實(shí)例組裝起來，作為一個(gè)整體使用。這樣可以提高Redis系統(tǒng)的性能和可用性。但是，如何在多個(gè)Redis實(shí)例之間分配key-value對，使其“均衡”地分散在不同的節(jié)點(diǎn)上？
Redis采用的是槽分配技術(shù)。將所有key分為16384個(gè)槽，Redis集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一部分槽。當(dāng)有新的key-value對需要存儲(chǔ)到Redis集群中時(shí)，Redis通過CRC16算法計(jì)算key的值，并通過模運(yùn)算得到槽的編號。然后，Redis將對應(yīng)槽的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對應(yīng)節(jié)點(diǎn)上。
為了避免一些節(jié)點(diǎn)上的槽數(shù)量太多，另一些節(jié)點(diǎn)上的槽數(shù)量太少的情況，Redis采用了哈希槽遷移機(jī)制。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的槽數(shù)量過多時(shí)，即超過了平均值的1.5倍，就會(huì)開始重新分配槽，將一部分槽轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。
二、Redis槽分配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
Redis槽分配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要考慮以下幾個(gè)方面：
1. CRC16算法
CRC16算法是指循環(huán)冗余校驗(yàn)算法的16位版本。該算法使用32項(xiàng)表格，用于快速計(jì)算8位數(shù)據(jù)塊的冗余位。在Redis中，也是通過CRC16算法來針對key值進(jìn)行哈希計(jì)算的。
以下是Python中對應(yīng)的代碼：
“`python
import zlib
def crc16(key):
return zlib.crc32(key.encode(‘utf-8’)) & 0xffff
print(crc16(“hello”)) # 輸出 39743
2. 哈希槽的管理
Redis中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要維護(hù)自己管理的哈希槽，同時(shí)也需要知道其他節(jié)點(diǎn)管理的槽。節(jié)點(diǎn)之間的信息交互通過Gossip協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)定期地向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送自己維護(hù)的槽的信息，以此來同步整個(gè)集群中各個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)的槽數(shù)量分布。
以下是Python中對應(yīng)的代碼：
```python
def update_slots_info(node, slots):
node_id = node["id"]
for slot in range(slots[0], slots[1]+1):
slot_node_map[slot] = node_id
update_cluster_state({
"status": "slots",
"node_id": node_id,
"slots": (slots[0], slots[1])
})
3. 哈希槽的遷移
當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的槽數(shù)量過多時(shí)，Redis會(huì)自動(dòng)進(jìn)行哈希槽遷移。這個(gè)遷移過程，需要保證集群中的key-value對數(shù)據(jù)不會(huì)丟失或者錯(cuò)亂。具體實(shí)現(xiàn)過程涉及整個(gè)Redis集群的狀態(tài)變更，這里不再贅述。
以上，我們深入學(xué)習(xí)了Redis槽分配技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)過程。讓我們一起為Redis的設(shè)計(jì)者和開發(fā)者點(diǎn)贊吧！
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