面试题：缓存设计：Redis Cluster分片机制简述

Question

请简要阐述Redis Cluster的分片机制是如何工作的，包括数据如何在节点间分布以及节点如何协作进行数据存储和检索。

Answer 1

Redis Cluster分片机制工作原理

1. 数据在节点间分布
   • 哈希槽（Hash Slot）：Redis Cluster采用哈希槽的概念来分配数据。整个键空间被分为16384个哈希槽。当写入数据时，首先根据键计算CRC16值，然后对16384取模，得到的结果就是该键应该被分配到的哈希槽编号。例如，键“key1”，计算CRC16(“key1”) % 16384，得出哈希槽编号。每个节点负责一部分哈希槽，通过这种方式将数据分散存储在不同节点上。
2. 节点协作进行数据存储和检索
   • 数据存储：当客户端写入数据时，它并不关心具体哪个节点存储数据。客户端计算出数据对应的哈希槽编号，然后向负责该哈希槽的节点发送写入请求。如果客户端连接的节点不是负责该哈希槽的节点，该节点会返回MOVED错误，告知客户端应该连接的正确节点，客户端再向正确节点重新发送请求完成数据存储。
   • 数据检索：与数据存储类似，客户端计算出键对应的哈希槽编号，向负责该哈希槽的节点发送读取请求。若当前连接节点不是负责该哈希槽的节点，同样会收到MOVED错误，然后重定向到正确节点进行数据检索。
   • 节点协作：节点之间通过Gossip协议交换状态信息，包括节点的存在性、负责的哈希槽等。这样节点之间能够互相知晓整个集群的状态，从而在数据存储和检索过程中进行正确的协作。当集群拓扑发生变化（如节点加入、离开或故障）时，通过重新分配哈希槽，节点间协作完成数据的重新分布，保证数据的可用性和一致性。