1.前言

由于Redis主從復制模式和Redis哨兵模式采用的都是復制Master節點的數據，實現讀寫分離。但是這種設計存在一個嚴重的問題，它沒有真正意義上實現數據分片。兩個模式都有一個問題，不能水平擴容，并且這兩個模式的高可用特性都會受到Master主節點內存的限制。Redis較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復雜。所有Redis集群模式就是用來解決這個問題。

2. Redis Cluster集群模式

Redis Cluster是一種服務器Sharding技術，3.0版本開始正式提供。Redis集群搭建的方式有多種，例如使用zookeeper等，但從redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群，Redis-Cluster采用無中心結構，每個節點保存數據和整個集群狀態,每個節點都和其他所有 節點連接。其redis-cluster架構圖如下：

在這個圖中，每一個藍色的圈都代表著一個redis的服務器節點。它們任何兩個節點之間都是相互連通的。客戶端可以與任何一個節點相連接，然后就可以訪問集群中的任何一個節點。對其進行存取和其他操作。

其結構特點：

所有的redis節點彼此互聯(PING-PONG機制),內部使用二進制協議優化傳輸速度和帶寬。

節點的fail是通過集群中超過半數的節點檢測失效時才生效。

客戶端與redis節點直連,不需要中間proxy層.客戶端不需要連接集群所有節點,連接集群中任何一個可用節點即可。

redis-cluster把所有的物理節點映射到[0-16383]slot上（不一定是平均分配）,cluster 負責維護node<->slot<->value。

Redis集群預分好16384個桶，當需要在 Redis 集群中放置一個 key-value 時，根據 CRC16(key) mod 16384的值，決定將一個key放到哪個桶中。

2.1 Redis集群數據分片

在redis的每一個節點上，都有這么兩個東西，一個是插槽（slot）可以理解為是一個可以存儲兩個數值的一個變量這個變量的取值范圍是：0-16383。還有一個就是cluster，可以理解為是一個集群管理的插件。當我們的存取的key到達的時候，redis會根據crc16的算法得出一個結果，然后把結果對 16384 求余數，這樣每個 key 都會對應一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，通過這個值，去找到對應的插槽所對應的節點，然后直接自動跳轉到這個對應的節點上進行存取操作。

如果Redis是Redis Cluster的話，是有好多個redis一起工作的，那么，就需要這個集群不是那么容易掛掉，所以呢，理論上就應該給集群中的每個節點至少一個備用的Slave redis服務。這個備用的redis稱為從節點（slave）。

2.2 Redis Cluster 備份容錯機制

每一個節點都存有這個集群所有主節點以及從節點的信息。

它們之間通過互相的ping-pong判斷是否節點可以連接上。如果有一半以上的節點去ping一個節點的時候沒有回應，集群就認為這個節點宕機了，然后去連接它的備用節點。如果某個節點和所有從節點全部掛掉，我們集群就進入Fail狀態。還有就是如果有一半以上的主節點宕機，那么我們集群同樣進入Fail狀態。這就是我們的redis的投票機制，具體原理如下圖所示：

• 投票過程是集群中所有master參與,如果半數以上master節點與master節點通信超時(cluster-node-timeout),認為當前master節點掛掉.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Redis：Redis集群模式(Cluster)原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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