目录
1、redis cluster介绍
2、最老土的hash算法和弊端（大量缓存重建）
3、一致性hash算法（自动缓存迁移）+虚拟节点（自动负载均衡）
不用遍历 --》 hash算法： 缓存位置= hash（key）%n
新增/减少 节点 --》缓存位置失效--》hash环
hash环 节点少--》数据倾斜--》添加虚拟节点
4、redis cluster的hash slot算法
分布式寻址算法
- hash 算法（大量缓存重建）
- 一致性 hash 算法（自动缓存迁移）+ 虚拟节点（自动负载均衡）
- redis cluster 的 hash slot 算法
1、redis cluster介绍
redis cluster
（1）自动将数据进行分片，每个master上放一部分数据
（2）提供内置的高可用支持，部分master不可用时，还是可以继续工作的
在redis cluster架构下，每个redis要放开两个端口号，比如一个是6379，另外一个就是加10000的端口号，比如16379
16379端口号是用来进行节点间通信的，也就是cluster bus的东西，集群总线。cluster bus的通信，用来进行故障检测，配置更新，故障转移授权
cluster bus用了另外一种二进制的协议，主要用于节点间进行高效的数据交换，占用更少的网络带宽和处理时间
2、最老土的hash算法（弊端：大量缓存重建）
来了一个 key，首先计算 hash 值，然后对节点数取模。然后打在不同的 master 节点上。一旦某一个 master 节点宕机，所有请求过来，都会基于最新的剩余 master 节点数去取模，尝试去取数据。这会导致大部分的请求过来，全部无法拿到有效的缓存，导致大量的流量涌入数据库。
3、一致性hash算法（自动缓存迁移）+虚拟节点（自动负载均衡）
做成一个圆环，解决命中率问题。
一致性 hash 算法将整个 hash 值空间组织成一个虚拟的圆环，整个空间按顺时针方向组织，下一步将各个 master 节点（使用服务器的 ip 或主机名）进行 hash。这样就能确定每个节点在其哈希环上的位置。
来了一个 key，首先计算 hash 值，并确定此数据在环上的位置，从此位置沿环顺时针“行走”，遇到的第一个 master 节点就是 key 所在位置。
在一致性哈希算法中，如果一个节点挂了，受影响的数据仅仅是此节点到环空间前一个节点（沿着逆时针方向行走遇到的第一个节点）之间的数据，其它不受影响。增加一个节点也同理。
然而，一致性哈希算法在节点太少时，容易因为节点分布不均匀而造成缓存热点的问题。为了解决这种热点问题，一致性 hash 算法引入了虚拟节点机制，即对每一个节点计算多个 hash，每个计算结果位置都放置一个虚拟节点。这样就实现了数据的均匀分布，负载均衡。一致性hash算法更详细的请看这篇：一致性Hash算法
一致性hash算法（redis集群就是这个原理）：
1、我们把全量的缓存空间当做一个环形存储结构。环形空间总共分成2^32个缓存区，在Redis中则是把缓存key分配到16384个slot。
2、每一个缓存key都可以通过Hash算法转化为一个32位的二进制数，也就对应着环形空间的某一个缓存区。我们把所有的缓存key映射到环形空间的不同位置。
3、我们的每一个缓存节点（Shard）也遵循同样的Hash算法，比如利用IP做Hash，映射到环形空间当中。
4、如何让key和节点对应起来呢？很简单，每一个key的顺时针方向最近节点，就是key所归属的存储节点。所以图中key1存储于node1，key2，key3存储于node2，key4存储于node3。
增加节点时:
当缓存集群的节点有所增加的时候，整个环形空间的映射仍然会保持一致性哈希的顺时针规则，所以有一小部分key的归属会受到影响。
有哪些key会受到影响呢？ 图中加入了新节点node4，处于node1和node2之间，按照顺时针规则，从node1到node4之间的缓存不再归属于node2，而是归属于新节点node4。因此受影响的key只有key2。(我理解计算同一个key的hash值不变,但是挂载到不同的节点中,原节点的数据还存在,因此存在数据的冗余, 但是实际在测试时这个想法是错的. 因为在新增加节点的时候, 重新分配slot槽点时, 会将原来槽点中保存的数据会移动到新的节点中, 原来槽点中的数据也已经不存在, 因此不存在数据的冗余.)
最终把key2的缓存数据从node2迁移到node4，就形成了新的符合一致性哈希规则的缓存结构。
删除节点
当缓存集群的节点需要删除的时候（比如节点挂掉），整个环形空间的映射同样会保持一致性哈希的顺时针规则，同样有一小部分key的归属会受到影响。
有哪些key会受到影响呢？图中删除了原节点node3，按照顺时针规则，原本node3所拥有的缓存数据就需要“托付”给node3的顺时针后继节点node1。因此受影响的key只有key4。
最终把key4的缓存数据从node3迁移到node1，就形成了新的符合一致性哈希规则的缓存结构.
由于node3已经挂掉,原来在node3上的节点缓存的数据不是直接从node3迁移过去,而是在再次查询时去查询顺时针的后续的后继节点,因缓存没有命中而刷新缓存,重新挂载到新的节点中.
5、每个缓存节点都按照iphash到环形空间,可能出现分布不均的情况,因此为了优化引入了虚拟节点.基于原来的物理节点映射出N个子节点,最后全部映射到环形空间.
如上图所示，假如node1的ip是192.168.1.109，那么原node1节点在环形空间的位置就是hash（“192.168.1.109”）。
我们基于node1构建两个虚拟节点，node1-1 和 node1-2，虚拟节点在环形空间的位置可以利用（IP+后缀）计算，例如：
hash（“192.168.1.109#1”），hash（“192.168.1.109#2”）
此时，环形空间中不再有物理节点node1，node2，只有虚拟节点node1-1，node1-2，node2-1，node2-2。由于虚拟节点数量较多，缓存key与虚拟节点的映射关系也变得相对均衡了。
4、redis cluster的hash slot算法
redis cluster 有固定的 16384 个 hash slot，对每个 key 计算 CRC16 值，然后对 16384 取模，可以获取 key 对应的 hash slot。每个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的键值数据。
redis cluster 中每个 master 都会持有部分 slot，比如有 3 个 master，那么可能每个 master 持有 5000 多个 hash slot。hash slot 让 node 的增加和移除很简单，增加一个 master，就将其他 master 的 hash slot 移动部分过去，减少一个 master，就将它的 hash slot 移动到其他 master 上去。移动 hash slot 的成本是非常低的。客户端的 api，可以对指定的数据，让他们走同一个 hash slot，通过 hash tag 来实现。
更加生动的方式展示：
例如：Redis Cluster 采用虚拟槽分区，所有的键根据哈希函数映射到 0~16383 整数槽内，计算公式：slot = CRC16（key）& 16384。每个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的键值数据，如下图所示：
出处链接：
https://www.jianshu.com/p/fe7b7800473e
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