面试题：Redis集群节点动态扩展时，如何处理数据的重新分片？

Question

在Redis集群环境下，当进行节点动态扩展操作时，详细说明数据重新分片的一般流程和涉及到的关键机制，例如数据如何在新节点和原有节点之间重新分布，以及集群如何感知和管理这些变化。

Answer 1

数据重新分片一般流程

1. 确定需要迁移的槽位：集群管理者（如Redis Cluster自带的管理工具）计算出哪些哈希槽需要迁移到新节点。这通常基于负载均衡原则，例如将原有节点中负载较高的部分哈希槽迁移到新节点。
2. 槽位迁移准备：对于每个要迁移的哈希槽，原节点会将属于该槽的部分数据逐渐迁移到新节点。这个过程中，原节点继续处理客户端对这些槽数据的读写请求。
3. 数据迁移：原节点使用 MIGRATE 命令将数据批量地传输到新节点。在传输过程中，原节点会记录哪些数据已经传输，哪些还未传输。
4. 槽位切换：当所有属于某个哈希槽的数据都迁移完成后，原节点会将该哈希槽的所有权标记为已迁移，并通知集群中的其他节点。新节点开始正式接收并处理该哈希槽的客户端请求。

关键机制

1. 哈希槽（Hash Slot）：Redis Cluster使用16384个哈希槽来分配数据。每个键通过CRC16算法计算出哈希值，再对16384取模，得到对应的哈希槽编号。这种方式将数据均匀分布在集群节点上。新节点加入后，通过重新分配哈希槽，实现数据的重新分布。
2. Gossip协议：集群中的节点通过Gossip协议相互交换状态信息。在节点动态扩展时，节点间通过Gossip协议传播新节点的加入信息、槽位迁移信息等，使整个集群能够感知到这些变化，从而更新自身的集群状态信息，包括节点列表、哈希槽分配等。
3. 集群配置文件：每个节点都维护一个集群配置文件（nodes.conf），记录集群的当前状态，如节点信息、哈希槽分配等。在节点动态扩展过程中，该配置文件会随着节点状态的变化而更新，保证节点重启后能够恢复到正确的集群状态。