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作用及访问规则：

1. 互斥锁主要用于实现内核中的互斥访问功能。内核互斥锁是在原子 API 之上实现的，但这对于内核用户是不可见的。
2. 对它的访问必须遵循一些规则：同一时间只能有一个任务持有互斥锁，而且只有这个任务可以对互斥锁进行解锁。互斥锁不能进行递归锁定或解锁。一个互斥锁对象必须通过其API初始化，而不能使用memset或复制初始化。一个任务在持有互斥锁的时候是不能结束的。互斥锁所使用的内存区域是不能被释放的。使用中的互斥锁是不能被重新初始化的。并且互斥锁不能用于中断上下文。
3. 互斥锁比当前的内核信号量选项更快，并且更加紧凑。

互斥体的使用

初始化

静态定义如下：

 

互斥体概述

信号量是在并行处理环境中对多个处理器访问某个公共资源进行保护的机制，mutex用于互斥操作。信号量的count初始化为1，down()/up()也可以实现类似mutex的作用。

mutex的语义相对于信号量要简单轻便一些，在锁争用激烈的测试场景下，mutex比信号量执行速度更快，可扩展性更好，另外mutex数据结构的定义比信号量小。

mutex的优点

1. mutex和信号量相比要高效的多：
2. mutex最先实现自旋等待机制
3. mutex在睡眠之前尝试获取锁
4. mutex实现MCS所来避免多个CPU争用锁而导致CPU高速缓存颠簸现象。

mutex的使用注意事项：

1. 同一时刻只有一个线程可以持有mutex。
2. 只有锁持有者可以解锁。不能再一个进程中持有mutex，在另外一个进程中释放他。
3. 不允许递归地加锁和解锁。
4. 当进程持有mutex时，进程不可以退出。
5. mutex必须使用官方API来初始化。
6. mutex可以睡眠，所以不允许在中断处理程序或者中断下半部中使用，例如tasklet、定时器等。

目录：

 

具体的映射过程分为两大步：

• 首先根据键值对的 key，按照CRC16 算法计算一个 16 bit 的值;
• 然后，再用这个 16bit 值对 16384 取模，得到 0~16383 范围内的模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽。

关于CRC16 算法,如果感兴趣!可以自行Googel查询

那么，这些哈希槽又是如何被映射到具体的 Redis 实例上的呢?

我们在部署 Redis Cluster 方案时，可以使用 cluster create 命令创建集群，此时，Redis 会自动把这些槽平均分布在集群实例上。例如，如果集群中有 N 个实例，那么，每个实例上的槽个数为 16384/N 个。

当然， 我们也可以使用 cluster meet 命令手动建立实例间的连接，形成集群，再使用 cluster addslots 命令，指定每个实例上的哈希槽个数。

客户端如何定位数据?

在定位键值对数据时，它所处的哈希槽是可以通过计算得到的，这个计算可以在客户端发送请求时来执行。但是，要进一步定位到实例，还需要知道哈希槽分布在哪个实例上。

一般来说，客户端和集群实例建立连接后，实例就会把哈希槽的分配信息发给客户端。但是，在集群刚刚创建的时候，每个实例只知道自己被分配了哪些哈希槽，是不知道其他实例拥有的哈希槽信息的。

那么，客户端为什么可以在访问任何一个实例时，都能获得所有的哈希槽信息呢?这是因为，Redis 实例会把自己的哈希槽信息发给和它相连接的其它实例，来完成哈希槽分配信息的扩散。当实例之间相互连接后，每个实例就有所有哈希槽的映射关系了。

客户端收到哈希槽信息后，会把哈希槽信息缓存在本地。当客户端请求键值对时，会先计算键所对应的哈希槽，然后就可以给相应的实例发送请求了。

总结

上述讲述切片集群在保存大量数据方面的优势，以及基于哈希槽的数据分布机制和客户端定位键值对的方法

在应对数据量扩容时，虽然增加内存这种纵向扩展的方法简单直接，但是会造成数据库的内存过大，导致性能变慢。Redis 切片集群提供了横向扩展的模式，也就是使用多个实例，并给每个实例配置一定数量的哈希槽，数据可以通过键的哈希值映射到哈希槽，再通过哈希槽分散保存到不同的实例上。这样做的好处是扩展性好，不管有多少数据，切片集群都能应对。

（编辑：孝感站长网）

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