03 集群 Cluster
主从 + 哨兵解决了高可用，但所有数据仍要塞进一台机器的内存。数据量到几十 GB、上百 GB 怎么办？ Redis Cluster：把数据切成片，分摊到多台主节点上。 本章理解概念即可。
1. 集群解决什么问题
| 方案 | 高可用 | 读扩展 | 写扩展 | 容量扩展 |
|---|---|---|---|---|
| 单机 | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| 主从 | ❌ | ✅ | ❌ | ❌ |
| 主从+哨兵 | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ |
| 集群 | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
集群 = 分片（sharding）+ 内置主从故障转移，一步到位。
2. 核心概念：16384 个哈希槽（slot）
集群把整个数据空间划分为 16384 个槽位，每个主节点负责其中一段：
┌────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────┐
│ 主节点 A │ │ 主节点 B │ │ 主节点 C │
│ 槽 0~5460 │ │ 槽 5461~10922│ │ 槽10923~16383│
└────────────┘ └────────────┘ └────────────┘
│ │ │
┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐
│ 从节点 A1 │ │ 从节点 B1 │ │ 从节点 C1 │
└────────┘ └────────┘ └────────┘
一个 key 归谁管？ 公式：
slot = CRC16(key) % 16384
对 key 做 CRC16 哈希再取模，落到哪个槽，就存到负责那个槽的节点上。
扩容怎么办？ 加一台新主节点，把一部分槽（连同槽里的数据）迁移给它即可，其他槽不受影响。这就是用"槽"做中间层的妙处：迁移的单位是槽，而不是重新哈希所有 key。
高可用？ 每个主节点配 1 个以上从节点。某主节点挂了，集群内部自动投票把它的从节点提升为主（无需哨兵，集群自带这套机制）。
3. 客户端怎么找到正确的节点
集群模式下客户端可以连任意节点。如果 key 不归这个节点管，节点会返回 MOVED 重定向：
127.0.0.1:7001> get user:1
(error) MOVED 5474 127.0.0.1:7002 # 告诉你：去 7002 找
实际开发中不用操心——智能客户端（ioredis、redis-py-cluster、Lettuce 等）会缓存"槽 → 节点"的映射表，直接把命令发到正确节点。
from redis.cluster import RedisCluster
rc = RedisCluster(host="127.0.0.1", port=7001)
rc.set("user:1", "张三") # 客户端自动路由到正确节点
4. 集群的限制（重要，容易踩坑)
分片带来一些代价：
-
多 key 命令受限：
mget k1 k2 k3、sinter s1 s2等涉及多个 key 的命令，要求这些 key 必须在同一个槽，否则报错 -
解决办法——哈希标签（hash tag）：key 里用
{}包住一部分，计算槽时只看括号里的内容：user:{1001}:profile # 只对 "1001" 算槽user:{1001}:cart # 同样对 "1001" 算槽 → 两个 key 必然同槽 -
只支持 0 号数据库，
select不可用 -
事务和 Lua 脚本也要求涉及的 key 在同一槽
5. 快速搭一个体验集群（可选实验）
最少 3 主 3 从共 6 个节点。本机体验：
# 起 6 个节点（端口 7001~7006，每个都开 cluster-enabled）
for port in 7001 7002 7003 7004 7005 7006; do
redis-server --port $port --cluster-enabled yes \
--cluster-config-file nodes-$port.conf --daemonize yes
done
# 一条命令组建集群：3 主 3 从
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 \
127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006 --cluster-replicas 1
# 连接时加 -c（cluster 模式，自动跟随 MOVED 跳转）
redis-cli -c -p 7001
127.0.0.1:7001> set hello world
-> Redirected to slot [866] located at 127.0.0.1:7001
OK
# 查看集群状态
127.0.0.1:7001> cluster info
127.0.0.1:7001> cluster nodes
6. 我的项目该用哪种架构？
新手决策树：
数据量 < 10GB？
├─ 是 → 能容忍短暂不可用（个人项目/内部系统）？
│ ├─ 是 → 单机 + 持久化，够了
│ └─ 否 → 主从 + 哨兵（或云厂商的高可用版 Redis）
└─ 否（几十 GB 以上 / 写 QPS 单机扛不住）→ 集群
💡 实际工作中，多数公司直接买云厂商的 Redis（阿里云/腾讯云/AWS ElastiCache），高可用和集群都是勾选项，不用自己搭。但原理必须懂——面试考的就是这些。
7. 小结
- 集群 = 分片存储 + 自带故障转移，同时解决容量、写性能、高可用
- 核心机制：16384 个槽，
CRC16(key) % 16384决定归属；扩容按槽迁移 - 多 key 操作要求同槽，用哈希标签
{...}控制 - 最小生产配置 3 主 3 从
- 选型：小数据量用主从+哨兵，大数据量/高写入才上集群
下一章：进阶篇收官——避坑与优化 👉 04 性能优化与最佳实践