redis集群实现（四） 数据的和槽位的分配

不知道有没有人思考过Redis是如何把数据分配到集群中的每一个节点的，可能有人会说，把集群中的每一个节点编号，先放第一个节点，放满了就放第二个节点，以此类推。。如果真的是这样的话，服务器的利用率和性能就太低了，因为先放第一个，其他的服务器节点就闲置下来了，单个节点的压力就会非常的大，其实就相当于退化成为了单机服务器，从而违背了集群发挥每一个节点的性能的初衷。

在redis官方给出的集群方案中，数据的分配是按照槽位来进行分配的，每一个数据的键被哈希函数映射到一个槽位，redis-3.0.0规定一共有16384个槽位，当然这个可以根据用户的喜好进行配置。当用户put或者是get一个数据的时候，首先会查找这个数据对应的槽位是多少，然后查找对应的节点，然后才把数据放入这个节点。这样就做到了把数据均匀的分配到集群中的每一个节点上，从而做到了每一个节点的负载均衡，充分发挥了集群的威力。

在redis中，把一个key-value键值对放入的最简单的方式就是set key value，如下所示：

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1. 127.0.0.1:7000> set key value  
2. -> Redirected to slot [12539] located at 192.168.39.153:7002  
3. OK  
4. 192.168.39.153:7002> get key  
5. "value"  
6. 192.168.39.153:7002>   

可以看出，当我们把key的值设置成为value的时候，客户端被重定向到了另一个节点192.168.39.153:7002，这是因为key对应的槽位是12359，所以我们的key-value就被放到了槽12359对应的节点，192.168.39.153:7002了。接下来，我们来看看redis是怎么把一个key-value键值对映射成槽，然后又如何存放进集群中的。

首先在redis.c文件里定义了客户端命令和函数的对应关系，

[cpp] view plain copy

1. struct redisCommand redisCommandTable[] = {  
2. ————————————————————————  
3. {"set",setCommand,-3,"wm",0,NULL,1,1,1,0,0},  
4. ————————————————————————  

可以看出，set命令会执行setCommand函数进行解析，继续进入setCommand函数查看

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1. void setCommand(redisClient *c) {                                                
2.     int j;                                                                       
3.     robj *expire = NULL;                                                         
4.     int unit = UNIT_SECONDS;                                                     
5.     int flags = REDIS_SET_NO_FLAGS;                                              
6.                                                                  
7.     ————————————————————————                  
8.                             
9.     // 对value编码                                                      
10.     c->argv[2] = tryObjectEncoding(c->argv[2]);   
11.     //真正执行set命令的地方                                                                                                                                                       
12.     setGenericCommand(c,flags,c->argv[1],c->argv[2],expire,unit,NULL,NULL);      
13. }       

继续进入setGenericCommand函数

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1. void setGenericCommand(redisClient *c, int flags, robj *key, robj *val, robj *expire, int unit, robj *ok_reply, robj *abort_reply) {  
2.     //参数检查和过期时间的检查  
3.     ————————————————————————      
4.     //在数据库里设置key  value      
5.     setKey(c->db,key,val);  
6.     //设置完成以后的时间通知  
7.     ————————————————————————          
8. }  

接着看数据库的setKey函数

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1. void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val) {  
2.   
3.     // 添加或覆写数据库中的键值对  
4.     if (lookupKeyWrite(db,key) == NULL) {  
5.         dbAdd(db,key,val);  
6.     } else {  
7.         dbOverwrite(db,key,val);  
8.     }  
9. ------------------------------------------------------------------------------------------  

当没有在数据库中发现key的时候，我们需要执行dbAdd函数把key-value添加到数据库里。

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1. void dbAdd(redisDb *db, robj *key, robj *val) {  
2.   
3.     // 赋值key的名字  
4.     sds copy = sdsdup(key->ptr);  
5.   
6.     // 添加键值对到字典中  
7.     int retval = dictAdd(db->dict, copy, val);  
8.   
9.     // 如果键已经存在，那么停止  
10.     redisAssertWithInfo(NULL,key,retval == REDIS_OK);  
11.   
12.     // 如果开启了集群模式，就把键保存到槽里面  
13.     if (server.cluster_enabled) slotToKeyAdd(key);  
14.  }  

继续进入slotToKeyAdd函数

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1. //把键key添加到槽里边  
2. void slotToKeyAdd(robj *key) {  
3.   
4.     // 通过字符串key计算出键对应的槽  
5.     unsigned int hashslot = keyHashSlot(key->ptr,sdslen(key->ptr));  
6.   
7.     // 将槽 slot 作为分数，键作为成员，添加到 slots_to_keys 跳跃表里面  
8.     zslInsert(server.cluster->slots_to_keys,hashslot,key);                                                                                                     
9.     incrRefCount(key);  
10. }  

keyHashSlot是一个哈希函数，通过key映射到一个0-16384的整数，我们来看一下实现

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1. unsigned int keyHashSlot(char *key, int keylen) {                                                                                                             
2.     //start 和end  
3.     int s, e;   
4.   
5.     for (s = 0; s < keylen; s++)   
6.         if (key[s] == '{') break;  
7.   
8.     /* 没有发现和{对应的}，就直接哈希整个字符串 */  
9.     if (s == keylen) return crc16(key,keylen) & 0x3FFF;  
10.   
11.     /* 如果发现了{，看看是不是又}匹配 */  
12.     for (e = s+1; e < keylen; e++)   
13.         if (key[e] == '}') break;  
14.   
15.     /* 如果没有发现}，哈希函数就计算整个字符串. */  
16.     if (e == keylen || e == s+1) return crc16(key,keylen) & 0x3FFF;  
17.   
18.     /*如果{}在我们的两边，哈希中间的字符 */  
19.     return crc16(key+s+1,e-s-1) & 0x3FFF;  
20. }  

计算key字符串对应的映射值，redis采用了crc16函数然后与0x3FFF取低16位的方法。crc16以及md5都是比较常用的根据key均匀的分配的函数，就这样，用户传入的一个key我们就映射到一个槽上，然后经过gossip协议，周期性的和集群中的其他节点交换信息，最终整个集群都会知道key在哪一个槽上。