关于redis:Redis-哈希槽及Redis为什么这么快

Redis 哈希槽的概念

Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，当须要在 Redis 集群中搁置一个 key-value 时，redis 先对 key 应用 crc16 算法算出一个后果，而后把后果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，redis 会依据节点数量大抵均等的将哈希槽映射到不同的节点。

Redis 集群没有应用一致性 hash, 而是引入了哈希槽的概念

Redis 集群有 16384 个哈希槽, 每个 key 通过 CRC16 校验后对 16384 取模来决定搁置哪个槽. 集群的每个节点负责一部分 hash 槽。这种构造很容易增加或者删除节点，并且无论是增加删除或者批改某一个节点，都不会造成集群不可用的状态。

应用哈希槽的益处就在于能够不便的增加或移除节点：

当须要减少节点时，只须要把其余节点的某些哈希槽挪到新节点就能够了；
当须要移除节点时，只须要把移除节点上的哈希槽挪到其余节点就行了；

在这一点上，咱们当前新增或移除节点的时候不必先停掉所有的 redis 服务。

用了哈希槽的概念，而没有用一致性哈希算法，不都是哈希么？这样做的起因是为什么呢？

Redis Cluster 是本人做的 crc16 的简略 hash 算法，没有用一致性 hash。Redis 的作者认为它的 crc16(key) mod 16384 的成果曾经不错了，尽管没有一致性 hash 灵便，但实现很简略，节点增删时解决起来也很不便。

为了动静增删节点的时候，不至于失落数据么？

节点增删时不失落数据和 hash 算法没什么关系，不失落数据要求的是一份数据有多个正本。

还有集群总共有 2 的 14 次方 -16384 个哈希槽，那么每一个哈希槽中存的 key 和 value 是什么？

当你往 Redis Cluster 中退出一个 Key 时，会依据 crc16(key) mod 16384 计算这个 key 应该散布到哪个 hash slot 中，一个 hash slot 中会有很多 key 和 value。你能够了解成表的分区，应用单节点时的 redis 时只有一个表，所有的 key 都放在这个表里；改用 Redis Cluster 当前会主动为你生成 16384 个分区表，你 insert 数据时会依据下面的简略算法来决定你的 key 应该存在哪个分区，每个分区里有很多 key。

Redis 到底有多快

Redis 采纳的是基于内存的采纳的是单过程单线程模型的 KV 数据库，由 C 语言编写，官网提供的数据是能够达到 100000+ 的 QPS（每秒内查问次数）。这个数据不比采纳单过程多线程的同样基于内存的 KV 数据库 Memcached 差！有趣味的能够参考官网的基准程序测试《How fast is Redis？》（https://redis.io/topics/bench…）

 横轴是连接数，纵轴是 QPS。

Redis 为什么这么快

1、齐全 基于内存，绝大部分申请是纯正的内存操作，十分疾速。数据存在内存中，相似于 HashMap，HashMap 的劣势就是查找和操作的工夫复杂度都是 O(1)；

2、数据结构简略，对数据操作也简略，Redis 中的数据结构是专门进行设计的；

3、采纳 单线程，防止了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多过程或者多线程导致的切换而耗费 CPU，不必去思考各种锁的问题，不存在加锁开释锁操作，没有因为可能呈现死锁而导致的性能耗费；

4、应用 多路非阻塞 I / O 复用模型

5、应用底层模型不同，它们之间底层实现形式以及与客户端之间通信的利用协定不一样，Redis 间接本人构建了 VM 机制，因为个别的零碎调用零碎函数的话，会节约肯定的工夫去挪动和申请；

以上几点都比拟好了解，下边咱们针对多路 I/O 复用模型进行简略的探讨：

（1）多路 I/O 复用模型

多路 I / O 复用模型是利用 select、poll、epoll 能够同时监察多个流的 I/O 事件的能力，在闲暇的时候，会把以后线程阻塞掉，当有一个或多个流有 I/O 事件时，就从阻塞态中唤醒，于是程序就会轮询一遍所有的流（epoll 是只轮询那些真正收回了事件的流），并且只顺次程序的解决就绪的流，这种做法就防止了大量的无用操作。

这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。采纳多路 I/O 复用技术能够让单个线程高效的解决多个连贯申请（尽量减少网络 IO 的工夫耗费），且 Redis 在内存中操作数据的速度十分快，也就是说内存内的操作不会成为影响 Redis 性能的瓶颈，次要由以上几点造就了 Redis 具备很高的吞吐量。

为什么 Redis 是单线程的

官网 FAQ 示意，因为 Redis 是基于内存的操作，CPU 不是 Redis 的瓶颈，Redis 的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就牵强附会地采纳单线程的计划了（毕竟采纳多线程会有很多麻烦！）。

正是因为在单线程模式的状况下曾经很快了，就没有必要在应用多线程了！

然而，咱们应用单线程的形式是无奈施展多核 CPU 性能，不过咱们能够通过在单机开多个 Redis 实例来欠缺！

正告 1：这里咱们始终在强调的单线程，只是在解决咱们的网络申请的时候只有一个线程来解决，一个正式的 Redis Server 运行的时候必定是不止一个线程的，这里须要大家明确的留神一下！例如 Redis 进行长久化的时候会以子过程或者子线程的形式执行（具体是子线程还是子过程待读者深入研究）；例如我在测试服务器上查看 Redis 过程，而后找到该过程下的线程：

ps 命令的“-T”参数示意显示线程（Show threads, possibly with SPID column.）“SID”栏示意线程 ID，而“CMD”栏则显示了线程名称。

正告 2 ：在上图中 FAQ 中的最初一段，表述了从 Redis 4.0 版本开始会反对多线程的形式，然而，只是在某一些操作上进行多线程的操作！所以该篇文章在当前的版本中是否还是单线程的形式须要读者考据！

留神点

1、咱们晓得 Redis 是用”单线程 - 多路复用 IO 模型”来实现高性能的内存数据服务的，这种机制防止了应用锁，然而同时这种机制在进行 sunion 之类的比拟耗时的命令时会使 redis 的并发降落。因为是繁多线程，所以同一时刻只有一个操作在进行，所以，耗时的命令会导致并发的降落，不只是读并发，写并发也会降落。而繁多线程也只能用到一个 CPU 外围，所以能够在同一个多核的服务器中，能够启动多个实例，组成 master-master 或者 master-slave 的模式，耗时的读命令能够齐全在 slave 进行。

须要改的 redis.conf 项：

pidfile /var/run/redis/redis_6377.pid  #pidfile 要加上端口号
port 6377  #这个是必须改的
logfile /var/log/redis/redis_6377.log #logfile 的名称也加上端口号 dbfilename dump_6377.rdb  #rdbfile 也加上端口号 12342、

2、“咱们不能任由操作系统负载平衡，因为咱们本人更理解本人的程序，所以，咱们能够手动地为其调配 CPU 核，而不会过多地占用 CPU，或是让咱们要害过程和一堆别的过程挤在一起。”。CPU 是一个重要的影响因素，因为是单线程模型，Redis 更喜爱大缓存疾速 CPU，而不是多核

在多核 CPU 服务器下面，Redis 的性能还依赖 NUMA 配置 和 处理器绑定地位。最显著的影响是 redis-benchmark 会随机应用 CPU 内核。为了取得精准的后果，须要应用固定处理器工具（在 Linux 上能够应用 taskset）。最无效的方法是将客户端和服务端拆散到两个不同的 CPU 来高校应用三级缓存。