Redis（36）Redis集群的槽（Slot）是如何分配的？

Redis 集群中的槽（slot）用来管理和分配数据到不同的节点。Redis 集群总共有 16384 个槽，所有的键根据哈希值被分配到这些槽中。以下将详细介绍 Redis 集群的槽分配机制，并结合代码进行解释。

槽分配的基本原理

Redis 集群使用 CRC16 算法对键进行哈希计算，然后对 16384 取模，以确定键属于哪个槽。

计算过程如下：

HASH_SLOT = CRC16(key) % 16384

每个 Redis 节点负责一定范围的槽。集群初始化时，槽会均匀分配给各个节点。当节点发生变化（如新增、删除节点）时，集群会动态调整槽的分配。

手动计算键的槽（Slot）

以下是一个 Java 示例，展示如何手动计算键的槽：

Java 代码示例

import java.util.zip.CRC32;

public class RedisSlotCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        String key = "exampleKey";
        int slot = getSlot(key);
        System.out.println("Key: " + key + ", Slot: " + slot);
    }

    public static int getSlot(String key) {
        CRC32 crc = new CRC32();
        crc.update(key.getBytes());
        long crcValue = crc.getValue();
        return (int) (crcValue % 16384);
    }
}

Redis 集群中的槽分配

在集群初始化时，例如使用 redis-cli --cluster create 命令创建集群，会自动将 16384 个槽均匀分配给各个主节点。

示例：创建 Redis 集群并分配槽

假设有 3 个主节点，以下命令会创建一个集群并将槽分配给这些节点：

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 --cluster-replicas 0

执行该命令后，Redis 会自动分配槽，输出类似如下信息：

>>> Performing hash slots allocation on 3 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
>>> Performing Cluster Check (using node 127.0.0.1:7000)

根据上述结果，槽范围被均匀分配给了 3 个主节点。

动态调整槽分配

在运行的 Redis 集群中，可以动态调整槽的分配。例如，将某些槽移动到另一个节点：

使用 redis-cli 进行槽迁移

假设需要将节点 127.0.0.1:7000 上的槽 0 到 1000 迁移到节点 127.0.0.1:7001：

# 在节点 127.0.0.1:7000 上执行槽迁出
redis-cli -p 7000 cluster setslot 0-1000 migrating 127.0.0.1:7001

# 在节点 127.0.0.1:7001 上执行槽迁入
redis-cli -p 7001 cluster setslot 0-1000 importing 127.0.0.1:7000

# 将槽从节点 127.0.0.1:7000 移动到节点 127.0.0.1:7001
for slot in $(seq 0 1000); do
  redis-cli -p 7001 cluster setslot $slot node $(redis-cli -p 7001 cluster myid)
done

使用 Jedis 进行槽分配

在 Java 中，可以使用 Jedis 库与 Redis 集群进行交互以查看和管理槽。

Java 代码示例：查看槽分配

import redis.clients.jedis.HostAndPort;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class RedisClusterSlotExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义 Redis 集群节点
        Set<HostAndPort> jedisClusterNodes = new HashSet<>();
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7000));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7001));
        jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7002));

        // 创建 JedisCluster 对象
        try (JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(jedisClusterNodes)) {
            // 获取集群节点信息
            String clusterNodes = jedisCluster.clusterNodes();
            System.out.println("Cluster nodes:\n" + clusterNodes);

            // 获取集群槽信息
            String clusterSlots = jedisCluster.clusterSlots().toString();
            System.out.println("Cluster slots:\n" + clusterSlots);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

Redis 集群通过 16384 个槽（slot）来管理和分配数据到不同的节点。每个键通过 CRC16 算法计算哈希值并取模确定槽编号。Redis 集群初始化时会自动将槽均匀分配给各个主节点，并且在运行过程中可以动态调整槽的分配。通过 redis-cli 工具和 Jedis 库，可以查看和管理槽的分配，从而实现集群的数据分布和负载均衡。上述示例代码展示了如何手动计算键的槽、创建和管理 Redis 集群以及查看槽的分配情况。