redis集群 第二节 槽指派

Redis集群通过分片的方式来保存数据库中的键值对:集群的整个数据库被分为16384个槽(slot),数据库中每个键都属于这16384个槽的其中一个,集群中的每个节点可以处理0个或最多16384个槽。
当数据库总的16384个槽都有节点在处理时,集群处于上线状态(ok);相反地,如果数据库中有任何一个槽没有得到处理,那么集群处于下线状态(fail)。
通过向节点发送CLUSTER ADDSLOTS命令,我们可以将一个或多个槽指派(assign)给节点负责:

CLUSTER ADDSLOTS <slot> [slot ...]

本节接下来的内容将首先介绍节点保存槽指派信息的方法,以及节点之间传播槽指派信息的方法,之后再介绍CLUSTER ADDSLOTS命令的实现。

2.1 记录节点的槽指派信息

clusterNode结构的slots属性和numslot属性记录了节点负责处理哪些槽:

struct clusterNode {
// ...
unsigned char slots[16384/8];
int numslots;
// ...
};

slots属性是一个二进制位数组(bit array),这个数组的长度为16384/8=2048个字节,共包含16384个二进制位。
Redis以0为起始索引,16383为终止索引,对slots数组中的16384个二进制位进行编号,并根据索引i上的二进制位的值来判断节点是否负责处理槽i:

  • 如果slots数组在索引i上的二进制位的值为1,那么表示节点负责处理槽i;
  • 如果slots数组在索引i上的二进制位的值为0,那么表示节点不负责处理槽i;

至于numslots属性则记录节点负责处理的槽的数量,也即是slots数组中值为1的二进制位的数量。

2.2 传播节点的槽指派信息

一个节点除了会将自己负责处理的槽记录在clusterNode结构的slots属性和numslots属性之外,它还会将自己的slots数组通过消息发送给集群中的其他节点,以此来告知其他节点自己目前负责处理哪些槽。
当节点A通过消息从节点B那里接收到节点B的slots数组时,节点A会在自己的clusterState.nodes字典中查找节点B对应的clusterNode结构,并对结构中的slots数组进行保存或者更新。
因为集群中的每个节点都会将自己的slots数组通过消息发送给集群中的其他节点,并且每个接收到slots数组的节点都会将数组保存到相应节点的clusterNode结构里面,因此,集群中的每个节点都会知道数据库中的16384个槽分别被指派给了集群中的哪些节点。

2.3 记录集群所有槽的指派信息

clusterState结构中的slots数组记录了集群中所有16384个槽的指派信息:
typedef struct clusterState {
// ...
clusterNode *slots[16384];
// ...
} clusterState;
slots数组包含了16384个项,每个数组项都是一个指向clusterNode结构的指针:

  • 如果slots[i]指针指向NULL,那么表示槽i尚未指派给任何节点。
  • 如果slots[i]指针指向一个clusterNode结构,那么表示槽i已经指派给了clusterNode结构所代表的节点。

如果只将槽指派信息保存在各个节点的clusterNode.slots数组里,会出现一些无法高效地解决的问题,而clusterState.slots数组的存在解决了这些问题:

  • 如果节点只使用clusterNode.slots数组来记录槽的指派信息,那么为了知道槽i是否已经被指派,或者槽i被指派给了哪个节点,程序需要遍历clusterState.nodes字典中的所有clusterNode结构,检查这些结构的slots数组,直到找到负责处理槽i的节点为止,这个过程的复杂度为O(N),其中N为clusterState.nodes字典保存的clusterNode结构的数量。
  • 而通过将所有槽的指派信息保存在clusterState.slots数组里面,程序要检查槽i是否已经被指派,又或者取得负责处理槽i的节点,只需要访问clusterState.slots[i]的值即可,这个操作的复杂度仅为O(1)。

要说明的一点是,虽然clusterState.slots数组中记录了集群中所有槽的指派信息,但使用clusterNode结构的slots数组来记录单个节点的槽指派信息仍然是有必要的:

  • 因为当程序需要将某个节点的槽指派信息通过消息发送给其他节点时,程序只需要将相应节点的clusterNode.slots数组整个发送出去就可以了。
  • 另一方面,如果Redis不使用clusterNode.slots数组,而单独使用clusterState.slots数组的话,那么每次要将节点A的槽指派信息传播给其他节点时,程序必须先遍历整个clusterState.slots数组,记录节点A负责处理哪些槽,然后才能发送节点A的槽指派信息,这比直接发送clusterNode.slots数组要麻烦和低效得多。
    clusterState.slots数组记录了集群中所有槽的指派信息,而clusterNode.slots数组只记录了clusterNode结构所代表的节点的槽指派信息,这是两个slots数组的关键区别所在。

2.4 CLUSTER ADDSLOTS命令的实现

CLUSTER ADDSLOTS命令接受一个或多个槽作为参数,并将所有输入的槽指派给接收该命令的节点负责:

CLUSTER ADDSLOTS <slot> [slot ...]

CLUSTER ADDSLOTS命令的实现可以用以下伪代码来表示:

def CLUSTER_ADDSLOTS(*all_input_slots):
# 遍历所有输入槽,检查它们是否都是未指派槽
for i in all_input_slots:
# 如果有哪怕一个槽已经被指派给了某个节点
# 那么向客户端返回错误,并终止命令执行
if clusterState.slots[i] != NULL:
reply_error()
return
# 如果所有输入槽都是未指派槽
# 那么再次遍历所有输入槽,将这些槽指派给当前节点
for i in all_input_slots:
# 设置clusterState结构的slots数组
# 将slots[i]的指针指向代表当前节点的clusterNode结构
clusterState.slots[i] = clusterState.myself
# 访问代表当前节点的clusterNode结构的slots数组
# 将数组在索引i上的二进制位设置为1
setSlotBit(clusterState.myself.slots, i)

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 200,612评论 5 471
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,345评论 2 377
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 147,625评论 0 332
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,022评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,974评论 5 360
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,227评论 1 277
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,688评论 3 392
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,358评论 0 255
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,490评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,402评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,446评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,126评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,721评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,802评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,013评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,504评论 2 346
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,080评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容