09 切片集群:数据增多了,是该加内存还是加实例?

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在使用 RDB 进行持久化时,Redis 会 fork 子进程来完成,fork 操作的用时和 Redis 的数据量是正相关的,而 fork 在执行时会阻塞主线程。数据量越大,fork 操作造成的主线程阻塞的时间越长。所以,在使用 RDB 对 25GB 的数据进行持久化时,数据量较大,后台运行的子进程在 fork 创建时阻塞了主线程,于是就导致 Redis 响应变慢了。

切片集群,也叫分片集群,就是指启动多个 Redis 实例组成一个集群,然后按照一定的规则,把收到的数据划分成多份,每一份用一个实例来保存。

数据切片和实例的对应分布关系

  • 切片集群是一种保存大量数据的通用机制
  • 从 3.0 开始,官方提供了一个名为 Redis Cluster 的方案,用于实现切片集群。Redis Cluster 方案中就规定了数据和实例的对应规则。
    • Redis Cluster 方案采用哈希槽(Hash Slot,接下来我会直接称之为 Slot),来处理数据和实例之间的映射关系。
    • 在 Redis Cluster 方案中,一个切片集群共有 16384 个哈希槽,这些哈希槽类似于数据分区,每个键值对都会根据它的 key,被映射到一个哈希槽中。
    • CRC16 算法
    • 在手动分配哈希槽时,需要把 16384 个槽都分配完,否则 Redis 集群无法正常工作。

客户端如何定位数据?

Redis 实例会把自己的哈希槽信息发给和它相连接的其它实例,来完成哈希槽分配信息的扩散。当实例之间相互连接后,每个实例就有所有哈希槽的映射关系了。

在集群中,实例和哈希槽的对应关系并不是一成不变的,最常见的变化有两个:

  • 在集群中,实例有新增或删除,Redis 需要重新分配哈希槽;
  • 为了负载均衡,Redis 需要把哈希槽在所有实例上重新分布一遍。

Redis Cluster 方案提供了一种重定向机制

  • 客户端给一个实例发送数据读写操作时,这个实例上并没有相应的数据,客户端要再给一个新实例发送操作命令。
  • 那客户端又是怎么知道重定向时的新实例的访问地址呢?
    • 当客户端把一个键值对的操作请求发给一个实例时,如果这个实例上并没有这个键值对映射的哈希槽,那么,这个实例就会给客户端返回下面的 MOVED 命令响应结果,这个结果中就包含了新实例的访问地址。
  • Slot 数据在迁移途中时会使用 ASK、ASKING 命令
  • 和 MOVED 命令不同,ASK 命令并不会更新客户端缓存的哈希槽分配信息
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