Redis集群系列七 —— 散列插槽分析

集群状态日志分析

Redis 分片集群引入了一个逻辑上的插槽或哈希槽概念，将集群划分为16384（0~16383）个槽位，集群中的每个节点占据一部分槽位数，在逻辑上将集群中的所有节点构成了一块完整的内存空间。

这个日志中可以通过查看集群状态就能看出来：

6d7a3b1f670fcc8ce3367f663f26658cd4364831 127.0.0.1:30005@40005 slave 7823d2206f0b7071371d9854a75075d2c737059f 0 1672121650000 3 connected
ad8bbafb88417b1658fd26c0c6825522eb977bec 127.0.0.1:30002@40002 master - 0 1672121650218 2 connected 5461-10922
415eac23481b5f2445c866feeecf31f88e0049f4 127.0.0.1:30006@40006 slave 8ef0a9e69c7a8a356e9b953419a7b0c101fb66e4 0 1672121650218 1 connected
8ef0a9e69c7a8a356e9b953419a7b0c101fb66e4 127.0.0.1:30001@40001 myself,master - 0 1672121649000 1 connected 0-5460
f015eacce4b33ebadbe33670534efd772cecc9c2 127.0.0.1:30004@40004 slave ad8bbafb88417b1658fd26c0c6825522eb977bec 0 1672121649913 2 connected
7823d2206f0b7071371d9854a75075d2c737059f 127.0.0.1:30003@40003 master - 0 1672121650519 3 connected 10923-16383

 每行格式由以下字段组成：

<id> <ip:port> <flags> <master> <ping-sent> <pong-recv> <config-epoch> <link-state> <slot> <slot> ... <slot>

每个字段的含义如下：

1. id：节点 ID，一个40个字符的随机字符串，当一个节点被创建时不会再发生变化（除非CLUSTER RESET HARD被使用）。
2. ip:port：客户端应该联系节点以运行查询的节点地址。
3. flags：逗号列表分隔的标志：myself，master，slave，fail?，fail，handshake，noaddr，noflags。标志在下边有详细解释。
4. master：如果节点是从属节点，并且主节点已知，则节点ID为主节点，否则为“ - ”字符。
5. ping-sent：以毫秒为单位的当前激活的ping发送的unix时间，如果没有挂起的ping，则为零。
6. pong-recv：毫秒 unix 时间收到最后一个乒乓球。
7. config-epoch：当前节点（或当前主节点，如果该节点是从节点）的配置时期（或版本）。每次发生故障切换时，都会创建一个新的，唯一的，单调递增的配置时期。如果多个节点声称服务于相同的哈希槽，则具有较高配置时期的节点将获胜。
8. link-state：用于节点到节点集群总线的链路状态。我们使用此链接与节点进行通信。可以是connected或disconnected。
9. slot：散列槽号或范围。从第9个参数开始，但总共可能有16384个条目（限制从未达到）。这是此节点提供的散列槽列表。如果条目仅仅是一个数字，则被解析为这样。如果它是一个范围，它是在形式 start-end，并且意味着节点负责所有散列时隙从 start 到 end 包括起始和结束值。
    

flags 标志的含义：

• myself：您正在联系的节点。
• master：节点是主人。
• slave：节点是从属的。
• fail?：节点处于PFAIL状态。对于正在联系的节点无法访问，但仍然可以在逻辑上访问（不处于FAIL状态）。
• fail：节点处于FAIL状态。对于将PFAIL状态提升为FAIL的多个节点而言，这是无法访问的。
• handshake：不受信任的节点，我们握手。
• noaddr：此节点没有已知的地址。
• noflags：根本没有标志。

散列哈希槽原理

当 key 写入的时候，集群会通过一定的算法，将要写入的数据路由到指定的插槽上。需要注意的是数据 key 不是与节点绑定，而是与插槽绑定。

Redis 会根据 key 的有效部分计算插槽值，分两种情况：

• key中不包含“{}”，整个key都是有效部分
• key中包含“{}”，且“{}”中至少包含1个字符，“{}”中的部分是有效部分

 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。

举例来说：键是k1，那么就根据 k1 计算；如果是 {test}k1，则根据 “{test}” 计算。如图：

  如上图，在 30001 节点执行命令时，对 k1 做 hash 运算，并对 16384 取余，得到的结果是 12706，因此要存储到端口为 30003 的节点上，操作其他命令也是同样以此类推。

如果想要将同一类数据保存在同一个实例上，这一类数据需要使用相同的有效部分。例如：键值 “{应用}” 为前缀，如上图中的 {test}k1 和  {test}k2。