Redis 的集群 (Cluster) 模式是什么？

推荐答案

Redis 集群（Cluster）模式是 Redis 提供的一种分布式数据存储方案，允许数据自动分片（Sharding）并在多个节点之间分布。通过集群模式，Redis 可以水平扩展，支持更大的数据集和更高的并发请求。

主要特点：

1. 自动分片：数据被分散存储在多个节点上，每个节点负责一部分数据。
2. 高可用性：集群中的每个主节点都有对应的从节点，主节点故障时，从节点可以自动接管。
3. 无中心节点：集群中的每个节点都是平等的，没有单点故障。
4. 客户端路由：客户端通过集群协议与集群交互，自动将请求路由到正确的节点。

适用场景：

• 需要处理大量数据和高并发请求的场景。
• 需要高可用性和自动故障恢复的场景。

本题详细解读

1. 数据分片

Redis 集群通过哈希槽（Hash Slot）实现数据分片。集群中共有 16384 个哈希槽，每个键通过 CRC16 算法计算出一个哈希值，然后对 16384 取模，确定其所属的哈希槽。每个节点负责一部分哈希槽，数据根据哈希槽分布到不同的节点上。

2. 节点角色

• 主节点（Master）：负责存储数据和处理读写请求。
• 从节点（Slave）：复制主节点的数据，主节点故障时，从节点可以提升为主节点。

3. 集群通信

集群中的节点通过 Gossip 协议进行通信，定期交换信息，确保每个节点都知道其他节点的状态。这种通信方式使得集群能够自动发现新节点、检测节点故障并进行故障转移。

4. 客户端路由

客户端通过集群协议与集群交互。客户端首先连接到任意一个节点，如果请求的键不在该节点上，节点会返回一个 MOVED 错误，告知客户端正确的节点。客户端根据返回的信息重新连接到正确的节点。

5. 故障转移

当主节点故障时，集群会自动进行故障转移。从节点会检测到主节点的故障，并通过选举机制提升为新的主节点。这个过程是自动的，无需人工干预。

6. 配置与部署

Redis 集群的部署需要至少 3 个主节点和 3 个从节点，以确保高可用性。可以通过 redis-trib.rb 工具或手动配置来创建和管理集群。

7. 优缺点

• 优点：
  • 水平扩展，支持大规模数据和高并发。
  • 高可用性，自动故障转移。
  • 无中心节点，避免单点故障。
• 缺点：
  • 配置和管理相对复杂。
  • 某些操作（如跨节点事务）不支持。

通过 Redis 集群模式，可以有效解决单机 Redis 的性能瓶颈和单点故障问题，适用于大规模分布式系统。