Redis 集群详解

1. Redis 集群简介

Redis Cluster 是 Redis 提供的分布式数据库方案，支持数据自动分片和高可用性。主要特点包括：

• 数据自动分片，分布在多个节点上
• 去中心化的分布式架构
• 支持自动故障转移
• 提供较好的可扩展性和高可用性

2. Redis 集群架构

2.1 节点通信

• 使用 Gossip 协议进行节点间通信
• 通过 16384 个槽位进行数据分片
• 客户端可以与任意节点通信

2.2 分片机制

• 所有键值对根据 key 被分配到 16384 个槽位中
• 每个主节点负责一部分槽位
• 从节点复制主节点的数据，提供故障转移支持

3. 集群搭建

3.1 基础配置

# redis.conf 配置示例
port 6379
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6379.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

3.2 创建集群

# 创建包含 3 主 3 从的集群
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6379 127.0.0.1:6380 127.0.0.1:6381 \
127.0.0.1:6382 127.0.0.1:6383 127.0.0.1:6384 \
--cluster-replicas 1

4. 集群原理

4.1 数据分片

• 使用 CRC16 算法计算 key 的哈希值
• 将哈希值对 16384 取模得到槽位
• 根据槽位确定数据存储的节点

4.2 故障转移流程

1. 节点心跳检测
2. 主观下线（Subjectively Down）
3. 客观下线（Objectively Down）
4. 从节点选举
5. 故障转移执行

5. 集群运维

5.1 常用命令

# 查看集群信息
redis-cli cluster info

# 查看节点信息
redis-cli cluster nodes

# 检查集群健康状态
redis-cli --cluster check host:port

5.2 扩容缩容

# 添加节点
redis-cli --cluster add-node new_host:new_port existing_host:existing_port

# 删除节点
redis-cli --cluster del-node host:port node_id

6. 注意事项

6.1 数据一致性

• Redis 集群不保证强一致性
• 在网络分区等特殊情况下可能丢失写入
• 默认采用异步复制机制

6.2 使用限制

• 不支持多键操作（除非所有键在同一个槽位）
• 不支持跨节点的事务操作
• 单个键值对的数据不能超过 512MB

7. 最佳实践

7.1 架构设计

• 至少部署 3 个主节点
• 每个主节点配置一个从节点
• 考虑跨机房部署提高可用性

7.2 性能优化

• 使用连接池
• 合理设置超时时间
• 避免大键值对
• 使用批量操作减少网络往返

7.3 运维建议

• 定期备份数据
• 监控关键指标
• 制定应急预案
• 定期进行容灾演练

参考资料

1. Redis 官方文档
2. Redis 集群规范