【Redis】Cluster集群

1、背景

Redis Cluster是Redis官方提供的分布式解决方案，用于实现数据分片和高可用性。

2、核心特性

【1】数据分片

采用哈希槽（Hash Slot）机制，将数据划分为16384个槽，每个节点负责一部分槽。数据通过CRC16算法计算出一个16位的值，再对16384取模计算所属槽位，实现均匀分布。

【2】高可用

每个主节点可以配置多个从节点，主节点故障时，从节点通过选举晋升为新主节点（基于Raft协议）

【3】去中心化

节点通过Gossip协议通信，无需依赖外部协调服务

【4】客户端重定向

客户端直接与任意及节点通信，若请求的键不属于当前节点，会返回MOVED或ASK错误，引导客户端重定向到正确节点

3、集群架构

【1】最小规模

1、至少需要3个主节点和3个从节点

【2】节点角色

1、主节点：处理读写请求，管理分配的哈希槽
2、从节点：复制主节点数据，故障时替换主节点

【3】通信协议

1、Gossip协议：节点间交换状态信息（如槽分配、节点存活）
2、PING/PONG消息：用于检测节点健康状态

4、数据分片与路由

【1】哈希槽分配

1、集群启动时，管理员需手动或通过工具（如redis-cli --cluster create）分配槽位

【2】客户端路由逻辑

1、若键所属槽位在当前节点，直接执行命令
2、若不在，且该槽的迁移未在进行中时，返回MOVED [slot] [target-node:port]错误，客户端需缓存槽与节点的映射关系
3、当集群正在执行数据迁移，且请求的键已被迁移到目标节点，但槽的归属尚未完全转移时，反会ASK [slot] [target-node:port]错误

5、故障恢复

1、主节点故障检测：其它节点通过心跳检测超时标记节点为PFAIL，超过半数主节点确认后标记为FAIL
2、从节点晋升：从节点发起选举，获取多数主节点投票后晋升为新主节点
3、网络分区处理：若分区导致少数派节点无法联系多数派，集群会停止写入（通过cluster-require-full-coverage配置控制）

6、适用场景

1、需要水平扩展读写性能的场景
2、对高可用性要求较高的服务
3、数据量超出单机内存容量时