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1.1定义
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1.1定义
分片数据按照某种规则比如哈希被分割成多个片段或分片每个片段被称为一个槽slot。槽是Redis分片集群中数据的基本单元。节点Redis分片集群由多个节点组成每个节点都是一个独立的Redis服务器。每个节点都负责存储和处理一部分数据片段并且节点之间相互通信以实现数据的路由和同步。槽分配在Redis分片集群中每个槽都被分配给一个节点节点负责存储和处理分配给它的槽中的数据。槽的分配可以由系统自动完成也可以手动配置。 1.2Hash Slot
1.2.1简介
Hash Slot哈希槽在Redis集群中是一个核心概念主要用于实现数据的分布式存储和处理。Hash Slot是Redis Cluster数据分片的核心单元。在Redis集群中整个键空间被划分为固定数量的哈希槽每个槽位是一个逻辑分区。默认情况下Redis集群包含16384个哈希槽编号从0到16383。Redis使用CRC16算法来计算键的哈希值并通过对16383取模来决定键应该放置在哪个哈希槽上。Redis集群中的哈希槽数量是固定的且不可更改。因此在创建集群时需要合理规划节点数量和哈希槽的分配方式。 1.2.2作用
Hash Slot用于将数据分散到多个节点上以实现水平扩展和负载均衡。当客户端执行对数据的读写操作时Redis会根据数据的键计算出一个哈希值然后根据这个哈希值将数据分配到相应的哈希槽上最终决定存放在哪个节点上。 1.2.3分配
在Redis集群中每个节点负责管理一部分哈希槽。例如如果集群有3个节点哈希槽可能会被分配为节点A包含0到5500号哈希槽节点B包含5501到11000号哈希槽节点C包含11001到16384号哈希槽。当有新的节点加入集群或者节点发生故障时哈希槽会重新分配从而保持数据的均衡分布。 1.2.4特性
Hash Slot的概念使得Redis集群能够实现高可用性和可扩展性因为数据被均匀地分布在多个节点上并且每个节点只负责管理一部分哈希槽。当节点出现故障时只有该节点上的哈希槽中的数据会受到影响其他节点上的数据仍然可用。故障节点的哈希槽可以被重新分配到其他健康的节点上从而保持数据的完整性和可用性。 2、特性优势
水平扩展Redis集群的节点数量可以根据需要进行动态调整添加或删除节点不会影响集群的性能或可靠性。负载均衡通过智能路由算法将请求分配到不同的节点上以提高并发性和系统可用性。数据分散将相同键值的数据分散存储在不同节点上最大限度地提高可用性并优化网络带宽。数据副本每个节点都拥有自己的数据副本以保证数据安全和可靠性。自动故障转移当Redis集群中的某个节点出现故障时系统可以自动迁移该节点上的数据并将其重新分配到其他健康的节点上从而保持集群的可用性。 3、配置实现
1. 环境准备
准备多台服务器或虚拟机来部署Redis分片集群。确保每台服务器上已经安装了Redis。
2. 配置文件配置
在每台服务器的Redis配置文件中设置集群相关的参数。 cluster-enabled yes开启集群功能。cluster-config-file nodes.conf指定集群配置文件名称这个文件不需要手动创建Redis会自动生成和维护。cluster-node-timeout 5000节点间超时互联的阈值单位毫秒。根据实际情况设置其他参数如端口号、密码等。
3. 启动所有Redis节点
在每台服务器上启动Redis服务。
4. 创建集群
使用Redis提供的工具如redis-cli来创建集群。nodeX-ip:nodeX-port 是每个Redis节点的IP地址和端口号。--cluster-replicas 1 表示每个主节点有一个从节点。
5. 分配槽位
在Redis集群中整个键空间被划分为16384个哈希槽slot需要将这些槽位分配给各个主节点。可以使用redis-cli的CLUSTER ADDSLOTS命令手动分配槽位但在实际使用中Redis通常会自动完成槽位的分配。
6. 测试集群
使用redis-cli连接到集群中的任意一个节点并执行一些读写操作来测试集群是否正常工作。需要注意的是在连接集群时需要加上-c参数以启用集群模式。 4、集群中的数据操作
4.1 数据的存储和读取
哈希槽SlotRedis将整个键空间划分为16384个哈希槽slot。每个键通过哈希函数如CRC16计算得到一个哈希值然后对16384取模确定其所属的槽。数据路由当客户端发送写请求如SET key value或读请求如GET key时Redis集群首先根据键的哈希值确定其所属的槽然后将请求路由到负责该槽的节点进行存储或读取。 4.2 数据的写入
节点选择通过哈希算法计算出键所属的槽后Redis集群将请求路由到负责该槽的主节点Master node进行数据的写入。数据复制为了提高数据的可用性和容错性Redis分片集群通常会对数据进行复制。每个槽中的数据通常会有一个或多个副本Replica这些副本存储在不同的节点上。当主节点宕机时系统会自动选举一个从节点副本节点来成为新的主节点从而保证数据的可用性。 4.3 数据的读取
路由过程与写入操作类似当客户端发送读请求时Redis集群首先确定键所属的槽然后将请求路由到负责该槽的节点进行数据的读取。读取偏好在某些情况下客户端可以选择从主节点或从节点读取数据。从节点通常用于读取操作以减轻主节点的负载。但是从节点的数据可能会有一定的延迟因为从节点是异步复制主节点的数据。 4.4 客户端支持
客户端库客户端库如Jedis、Lettuce等会维护集群的槽分配信息。当客户端发出请求时客户端库会根据槽分配信息将请求路由到正确的节点。如果集群配置发生变化如重新分片客户端库会更新槽分配信息。集群状态监控Redis提供了监控集群状态的工具如redis-cli、redis-trib.rb等可以通过命令行或Web界面查看集群的实时状态、数据流量、QPS等信息。
