Redis-集群

Redis-集群

主从复制和哨兵只能在主节点进行写数据，从节点读取数据，因此本质上，是进行了读写的分离，每个节点都保存了所有的数据，并不能实现一个很好的分布式效果。

1.哈希求余算法

假设有N台主机，对每台主机进行编号[0，N-1]。当请求来的时候，通过hash(key)%N得到机器号，映射到相应的主机上，此种方式实现简单，但是也存在一些问题。如果我们对集群进行扩充，数据的迁移概率会很大。

2.一致性哈希算法

建立一个哈希环[0,2³¹-1，每个节点负责环中的部分内容，hash(key)% 2³¹计算得到哈希值，顺时针找到距离最近的一个节点。当我们对集群进行扩充时，只需要将部分数据迁移。

添加节点过程：

数据倾斜问题：新增的服务器n4只是减轻了n2节点的压力，但是n1节点和n3节点的压力没有变化，导致节点数据不均匀，造成部分服务器压力过大，为解决这个问题引入虚拟节点机制。

虚拟节点：从物理节点中虚拟出多个节点，不同的虚拟节点映射一个物理节点，然后统一的对数据迁移。

3.哈希槽算法

定义一个哈希槽，这些槽均匀的分给节点，每个节点持有一个分片（一部分槽位，可以是连续的也可以不是连续的），利用hash_slot = crc16(key)%16384计算key属于哪一个槽位，通过槽位映射到具体属于哪一个分片。

关于16384：在redis cluster中默认是有16384个槽位，槽位的编号是从[0,16384]

1. 如果槽位定义过多，数据迁移成本会变高，而16384是相对好的选择。
2. 节点之间通过心跳包进行通信，心跳包中包含了该节点持有的槽位，每个节点都会使用位图的数据结构来存储持有的槽位，一个比特位存储一个槽位，用0/1来区分当前分片是否持有该槽位，也就是只需要16484b = 2KB空间，如果偏大，在频繁的网络传输中，开销也不小。

3.1如何处理客户端请求

每个节点都会保存一份槽位映射表，这份映射表记录了每个槽位所对应的节点。当一个节点收到一个操作请求时，它首先会根据这个请求中的键值计算出这个键所对应的槽位，然后根据槽位映射表将这个操作发送到对应的节点上。

这种机制使得Redis集群中的每个节点都能够协同工作，共同维护集群中的数据一致性。即使在某个节点发生故障的情况下，其他节点也能够通过槽位映射表找到对应的节点，继续提供服务。

3.2扩容集群

增加节点是，集群会通过哈希槽分配策略将一些哈希槽分配给新节点，从而实现集群的扩容。