Redis集群方案——Redis分片集群

        Redis分片集群(Redis Cluster)是Redis官方提供的分布式解决方案，它允许数据自动分布在多个Redis节点上，提供高性能、高可用的Redis服务。

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：

• 海量数据存储问题

• 高并发写的问题

使用分片集群可以解决上述问题，如图:

分片集群特征：

• 集群中有多个master，每个master保存不同数据

• 每个master都可以有多个slave节点

• master之间通过ping监测彼此健康状态

• 客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点

1.散列插槽

        Redis 分片集群引入了哈希槽的概念，Redis 集群有 16384 个哈希槽，每个 kev通过 CRC16 校验后对 16384 取模来决定放置哪个槽，集群的每个节点负责一部分 hash 槽。

1.1 插槽原理

Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽（hash slot）上，查看集群信息时就能看到：

数据key不是与节点绑定，而是与插槽绑定。redis会根据key的有效部分计算插槽值，分两种情况：

• key中包含"{}"，且“{}”中至少包含1个字符，“{}”中的部分是有效部分

• key中不包含“{}”，整个key都是有效部分

        那么依据以上插槽原理，如果想要进行定点存储，也就是同一种类型数据存储到相同的节点上，那么我们就可以定义{}中的有效部分是相同的。

2.集群伸缩

Redis分片集群的伸缩是指动态增加或减少集群节点的能力，包括扩容和缩容两种操作。

集群伸缩的核心机制就是哈希槽的重分配。

• Redis Cluster将数据划分为16384个哈希槽

• 伸缩本质是重新分配这些槽位到不同节点

• 槽位迁移是原子操作，保证数据一致性

3.故障转移

Redis分片集群的故障转移是其高可用性的核心保障，能够在节点故障时自动进行主从切换，确保服务持续可用。

3.1 自动故障转移

        自动故障转移就是其他的master检测不到宕机的master，确认其真的下线了，就会选取其slave为新的master，当宕机的实例恢复后会成为slave。

3.2 手动故障转移

        当我们想要实现数据迁移时，可以进行手动转移操作：
        利用cluster failover命令可以手动让集群中的某个master宕机，切换到执行cluster failover命令的这个slave节点，实现无感知的数据迁移。其流程如下：

这种failover命令可以指定三种模式：

• 缺省：默认的流程，如图1~6歩

• force：省略了对offset的一致性校验

• takeover：直接执行第5歩，忽略数据一致性、忽略master状态和其它master的意见

4.Docker搭建Redis分片集群

Docker搭建Redis分片集群（内涵原理验证）https://blog.csdn.net/m0_74808313/article/details/149331126?spm=1011.2124.3001.6209

5.相关面试问题

5.1 redis分片集群有什么作用？

        redis分片集群是redis提供的一种高并发和高可用性的分布式方案，主要解决的是海量数据存储和高并发写的场景。

        首先，集群中有多个master，每个master之间通过心跳机制相互检测，类似于哨兵机制，可以进行自动故障转移，保障了服务的高可用性。

        其次，每个master还可以配置多个slave，提高了服务的高并发性。

        最后，客户端可以访问任意的节点，最后请求可以被转发到相应的节点访问。

5.2 redis分配集群中的数据是如何进行存储和读取的？

        redis分片集群中提出了哈希槽的概念，一共有16384个哈希槽，数据不是存储到节点上的，而是存储到哈希槽中，为节点分配一定范围的哈希槽。

        key通过CRC16校验，然后对16384取余来决定存储到哪个哈希槽中。

        读取也是相同的逻辑。