为什么Redis集群的最大槽数是16384个?

对于客户端请求的key,根据公式HASH_SLOT=CRC16(key) mod 16384,计算出映射到哪个分片上,然后Redis会去相应的节点进行操作!
为什么有16384个槽?
Redis集群并没有使用一致性hash而是引入了哈希槽的概念。Redis 集群有16384个哈希槽,每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽,集群的每个节点负责一部分hash槽。但为什么哈希槽的数量是16384(2^14)个呢?
CRC16算法产生的hash值有16bit,该算法可以产生2^16=65536个值。
换句话说值是分布在0~65535之间。那作者在做mod运算的时候,为什么不mod65536,而选择mod16384?
antirez作者给出了答案
https://github.com/redis/redis/issues/2576

- 翻译(可能不好理解)
正常的心跳数据包带有节点的完整配置,可以用幂等方式用旧的节点替换旧节点,以便更新旧的配置。
这意味着它们包含原始节点的插槽配置,该节点使用2k的空间和16k的插槽,但是会使用8k的空间(使用65k的插槽)。
同时,由于其他设计折衷,Redis集群不太可能扩展到1000个以上的主节点。
因此16k处于正确的范围内,以确保每个主机具有足够的插槽,最多可容纳1000个矩阵,但数量足够少,可以轻松地将插槽配置作为原始位图传播。请注意,在小型群集中,位图将难以压缩,因为当N较小时,位图将设置的slot / N位占设置位的很大百分比。
接下来我们来讲一下工作原理和名词,最后来翻译出作者的意思
回忆一下RedisCluster的工作原理

意思很简单,让6379节点和6380节点知道彼此存在!
在握手成功后,连个节点之间会定期发送ping/pong消息,交换数据信息,如下图所示。

在这里,我们需要关注三个重点。
- 交换什么数据信息
消息体是一些节点标识,IP,端口号,发送时间。

消息头里面有个myslots的char数组,长度为16383/8,这其实是一个bitmap,每一个位代表一个槽,如果该位为1,表示这个槽是属于这个节点的。
- 数据信息究竟多大
在消息头中,最占空间的是myslots[CLUSTER_SLOTS/8]。这块的大小是:
16384÷8÷1024=2kb
- 定期的频率什么样
redis集群内节点,每秒都在发ping消息。规律如下
- (1)每秒会随机选取5个节点,找出最久没有通信的节点发送ping消息
- (2)每100毫秒(1秒10次)都会扫描本地节点列表,如果发现节点最近一次接受pong消息的时间大于cluster-node-timeout/2 则立刻发送ping消息
因此,每秒单节点发出ping消息数量为
数量=1+10*num(node.pong_received>cluster_node_timeout/2)
回答作者的意思
(1)如果槽位为65536,发送心跳信息的消息头达8k,发送的心跳包过于庞大。如上所述,在消息头中,最占空间的是myslots[CLUSTER_SLOTS/8]。
当槽位为65536时,这块的大小是:65536÷8÷1024=8kb
因为每秒钟,redis节点需要发送一定数量的ping消息作为心跳包,如果槽位为65536,这个ping消息的消息头太大了,浪费带宽。
- (1)每秒会随机选取5个节点,找出最久没有通信的节点发送ping消息
- (2)每100毫秒(1秒10次)都会扫描本地节点列表,如果发现节点最近一次接受pong消息的时间大于cluster-node-timeout/2 则立刻发送ping消息
(2)redis的集群主节点数量基本不可能超过1000个。如上所述,集群节点越多,心跳包的消息体内携带的数据越多。如果节点过1000个,也会导致网络拥堵。因此redis作者,不建议redis cluster节点数量超过1000个。
那么,对于节点数在1000以内的redis cluster集群,16384个槽位够用了。没有必要拓展到65536个。
(3)槽位越小,节点少的情况下,压缩比高,容易传输
Redis主节点的配置信息中它所负责的哈希槽是通过一张bitmap的形式来保存的,在传输过程中会对bitmap进行压缩,但是如果bitmap的填充率slots / N很高的话(N表示节点数),bitmap的压缩率就很低。 如果节点数很少,而哈希槽数量很多的话,bitmap的压缩率就很低。
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