Redis为什么使用哈希槽而不用一致性哈希

小许code 发表于 10月以前  | 总阅读数:506 次

前言

今天我们聊个知识点为什么Redis使用哈希槽而不是一致性哈希。

先看文章大纲,提前了解本期内容

往期回顾

之前小许用图文并茂的方式用一期内容让大家快速了解了一致性哈希算法,看过的朋友应该还有印象,没看过的朋友可以点击这里看一遍《五分钟了解一致性哈希算法》。

看明白这篇一致性哈希算法基础,会对本期内容有更好的认识和对比性。

这里我们再简单回顾下:

一致性哈希算法就很好地解决了分布式系统在扩容或者缩容时,发生过多的数据迁移的问题。

算法是对 2^32 进行取模运算的结果值虚拟成一个圆环,环上的刻度对应一个 0~2^32 - 1 之间的数值。

通过虚拟节点的方式很好的处理了数据不平衡问题。

不同的计算方式

不知道朋友们记不记得Redis Cluster的实现,也是用了Hash的方式将键值按照一定算法分配到各个节点的,但是却没有使用一致性哈希算法,而是引入了哈希槽的概念!

这是为什么呢?

我们先看下一致性哈希和哈希槽在计算上的区别

图中A、B、C表示的是三个节点,k1和k2表示的是key:

  • 一致性哈希是经过 hash() 函数计算后对 2^32 取模的值虚拟成一个圆环
  • 哈希槽是将每个key通过CRC16计算得到一个16bit的值,然后16bit值再对16384取模来决定放置哪个槽

虽说在计算方式上有区别,好像都解决了数据均衡的问题,应该都是不错的选择。

OK,本文将先对Redis集群节点增减时如何进行哈希槽的分配进行分享,再回过头看为什么Redis 集群没有使用一致性hash,而是引入了哈希槽的概念的原因究竟是什么!

Redis Cluster集群

Redis集群是一种分布式数据库方案,通过服务器分片技术进行数据管理,我们来对它进行一个归纳总结。

哈希槽

集群将数据划分为 16384 (2^14)个槽位(哈希槽),每个Redis服务节点分配了一部分槽位,因为槽位的信息存储于每个节点中,客户端请求的key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽,这样也就定位到指定的节点中。

上图中 key 【小许】和【code】经过 CRC16 计算后再对哈希槽总个数 16384 取模,得到哈希槽位置分别是在888的节点A上和10924的节点C上面。

重点:每个节点都会记录哪些槽分配给了自己,哪些槽被分配给了其他节点

增加节点

新增一个节点D,redis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot(槽)到D上,会变成这样:

此时服务A、B、C、D通过分配各自有了对应的哈希槽,新增节点后集群会自动进行哈希槽的重新平均分配,比如上图中四个节点中每个节点的槽位数是:18384 / 4 = 4096。

当然这个你使用命令 【cluster addslots】为每个节点自定义分配槽的数量,这里有个特点,如果我们节点的机器性能有差异,那就可以为性能好的,配置更多槽位,更好的利用机器性能。

减少节点

如果减少一个节点C,redis cluster同样会自动进行槽数量的重新计算分配,然后后变成下面样子:

删除节点C之后,此时服务A、B节点中每个节点的槽位数是:18384 / 2 = 8192

客户端访问节点数据

Redis cluster的主节点各自负责一部分槽,我们来看下来自客户端的请求的key是如何定位到具体的节点,然后返回对应的数据的。

来自Redis-Cli客户端的请求连接到的是集群中的任何一个节点

  1. 首先检查当前key是否存在集群中的节点
    • • 通过CRC16(key)/ 16384计算出slot
    • • 查询负责该slot负责的节点是否存在
      1. 在该节点的话就直接就直接返回key对应的结果
      2. 不在该节点的话,那么会 MOVED重定向(包含槽位和目标地址)指引客户端转向至正确的节点,并再次发送之前执行的命令

☀️☀️ 相信你也和小许一样觉得这种方式弊端很明显,每次执行命令前都可能现在Redis节点上进行MOVED重定向才能找到要执行命令的节点,额外增加了IO开销。

✏️ 不过大多数开发语言的Redis客户端都采用 Smart客户端 支持集群协议,让整个访问就更高效。

我们来看下是如何实现的!

smart客户端

开发语言写的Redis客户端都会采用Smart客户端来支持访问集群。

主要是在内部维护哈希槽--节点的映射关系,这样就可以在Smart客户端实现键到节点的查找,避免了再进行MOVED重定向。

不过第一步还是初始化时会选择一个运行节点,初始化槽和节点映射关系。

我们看下图:

上面我们简单讲了下Redis-Cluster中哈希槽和增删节点槽位的转移分配,回归正题。

为什么Redis是使用哈希槽而不是一致性哈希呢?

有人可能会说是当节点太少时,一致性哈希容易数据分布不均匀更容易导致雪崩。

但是看过我开头分享的一致性哈希文章,通过引入虚拟节点是基本可以避免这个问题的

如果非要说极限情况,那么Redis哈希槽,也有可能某些hash 区间的值特别多,然后导致该节点导访问过于集中的问题。

抛开这些极端情况,通过上面对哈希槽的总结,以下这些是更值得信服的回答:

  • • 当发生扩容时候,Redis可配置映射表的方式让哈希槽更灵活,可更方便组织映射到新增server上面的slot数,比一致性hash的算法更灵活方便。
  • • 在数据迁移时,一致性hash 需要重新计算key在新增节点的数据,然后迁移这部分数据,哈希槽则直接将一个slot对应的数据全部迁移,实现更简单
  • • 可以灵活的分配槽位,比如性能更好的节点分配更多槽位,性能相对较差的节点可以分配较少的槽位

为什么Redis Cluster哈希槽数量是16384?

我们知道一致性哈希算法是对2的32次方取模,而哈希槽是对2的14次方取模

✏️ Redis作者认为这样做不太值得;并且一般情况下一个redis集群不会有超过1000个master节点,所以16k的槽位是个比较合适的选择。

Redis作者的回答在这里:why redis-cluster use 16384 slots? · Issue #2576 · redis/redis

总结起来主要有以下因素

  • Redis节点间通信时,心跳包会携带节点的所有槽信息,它能以幂等方式来更新配置。如果采用 16384 个插槽,占空间 2KB (16384/8);如果采用 65536 个插槽,占空间 8KB (65536/8)。
  • Redis Cluster 不太可能扩展到超过 1000 个主节点,太多可能导致网络拥堵。
  • 16384 个插槽范围比较合适,当集群扩展到1000个节点时,也能确保每个master节点有足够的插槽

这也就是为什么哈希槽的数量是16384了!

本文由微信公众号小许code原创,哈喽比特收录。
文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/eAKEsH5FJu31IJ9JYb4S4w

 相关推荐

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

发布于:1年以前  |  808次阅读  |  详细内容 »

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

发布于:1年以前  |  770次阅读  |  详细内容 »

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

发布于:1年以前  |  756次阅读  |  详细内容 »

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

发布于:1年以前  |  648次阅读  |  详细内容 »

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

发布于:1年以前  |  589次阅读  |  详细内容 »

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

发布于:1年以前  |  449次阅读  |  详细内容 »

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

发布于:1年以前  |  446次阅读  |  详细内容 »

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

发布于:1年以前  |  445次阅读  |  详细内容 »

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

发布于:1年以前  |  444次阅读  |  详细内容 »

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

发布于:1年以前  |  442次阅读  |  详细内容 »

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

发布于:1年以前  |  441次阅读  |  详细内容 »

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

发布于:1年以前  |  437次阅读  |  详细内容 »

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

发布于:1年以前  |  430次阅读  |  详细内容 »

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

发布于:1年以前  |  428次阅读  |  详细内容 »

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

发布于:1年以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

发布于:1年以前  |  420次阅读  |  详细内容 »

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

发布于:1年以前  |  411次阅读  |  详细内容 »

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

发布于:1年以前  |  406次阅读  |  详细内容 »

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

发布于:1年以前  |  398次阅读  |  详细内容 »
 目录