Redis 的集群模式是如何工作的？

推荐答案

Redis 集群模式通过分片（Sharding）和主从复制（Replication）来实现高可用性和数据分布。具体工作方式如下：

1. 数据分片：Redis 集群将数据划分为 16384 个哈希槽（Hash Slot），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，从而实现数据的分布式存储。

2. 主从复制：每个主节点（Master）可以有一个或多个从节点（Slave），从节点会复制主节点的数据。当主节点发生故障时，从节点可以升级为主节点，继续提供服务，保证高可用性。

3. 故障检测与恢复：Redis 集群通过 Gossip 协议进行节点间的通信，定期交换信息以检测节点的健康状态。如果某个主节点不可达，集群会自动进行故障转移，选举一个从节点作为新的主节点。

4. 客户端路由：客户端通过集群中的任意节点访问数据。如果请求的键不在当前节点上，节点会返回一个重定向信息（MOVED 或 ASK），客户端根据重定向信息重新发送请求到正确的节点。

本题详细解读

1. 数据分片

Redis 集群将数据划分为 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。例如，键 user:123 的哈希值为 12345，那么它所属的哈希槽为 12345 % 16384 = 12345。

每个节点负责一部分哈希槽，例如节点 A 负责哈希槽 0-5000，节点 B 负责哈希槽 5001-10000，节点 C 负责哈希槽 10001-16383。这样，数据就被均匀地分布在了不同的节点上。

2. 主从复制

每个主节点可以有一个或多个从节点，从节点会复制主节点的数据。例如，节点 A 是主节点，节点 A1 和 A2 是从节点。当节点 A 发生故障时，节点 A1 或 A2 可以升级为主节点，继续提供服务。

3. 故障检测与恢复

Redis 集群通过 Gossip 协议进行节点间的通信，定期交换信息以检测节点的健康状态。如果某个主节点不可达，集群会自动进行故障转移，选举一个从节点作为新的主节点。例如，如果节点 A 不可达，节点 A1 会被选举为新的主节点。

4. 客户端路由

客户端通过集群中的任意节点访问数据。如果请求的键不在当前节点上，节点会返回一个重定向信息（MOVED 或 ASK），客户端根据重定向信息重新发送请求到正确的节点。例如，客户端向节点 A 请求键 user:123，但该键属于节点 B，节点 A 会返回一个 MOVED 重定向信息，客户端根据该信息重新向节点 B 发送请求。

通过以上机制，Redis 集群实现了高可用性和数据分布，能够处理大规模的数据存储和访问需求。