Redis 提供了三种集群方案：主从复制、哨兵模式和集群模式，它们各有不同的适用场景和特点。
1. 主从复制（Master-Slave Replication）
工作原理： 主从复制是指将一个 Redis 节点作为主节点（Master），其他节点作为从节点（Slave）。主节点负责写操作，从节点负责读操作。主节点将数据变更同步到从节点。
特点：
- 读写分离：主节点处理写操作，从节点处理读操作，提高系统吞吐量
- 数据备份：从节点是主节点的完整副本，提供数据冗余
- 故障恢复：主节点故障时，需要手动将从节点提升为主节点
配置方式：
# 在从节点配置文件中添加 slaveof <master-ip> <master-port>
缺点：
- 主节点故障时需要手动切换，无法自动故障转移
- 主节点的写能力受限，无法水平扩展
2. 哨兵模式（Sentinel）
工作原理： 哨兵模式是在主从复制的基础上，增加了哨兵节点。哨兵节点监控主从节点的运行状态，当主节点故障时，自动将从节点提升为主节点，实现自动故障转移。
特点：
- 自动故障转移：主节点故障时，自动选举新的主节点
- 监控：实时监控主从节点的健康状态
- 通知：当主节点故障时，通知管理员
- 配置提供者：客户端可以从哨兵获取当前主节点的地址
哨兵工作流程：
- 哨兵定期向主从节点发送 PING 命令检查健康状态
- 如果主节点在指定时间内无响应，哨兵会标记主节点为主观下线
- 当足够多的哨兵都认为主节点下线时，主节点被标记为客观下线
- 哨兵选举出一个领头哨兵，负责故障转移
- 领头哨兵从从节点中选举出新的主节点
- 其他从节点重新配置，指向新的主节点
配置方式：
# 哨兵配置文件 sentinel.conf port 26379 sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 sentinel parallel-syncs mymaster 1 sentinel failover-timeout mymaster 180000
缺点：
- 主节点的写能力仍然受限，无法水平扩展
- 哨兵节点本身也可能成为单点故障
3. 集群模式（Cluster）
工作原理： Redis Cluster 采用去中心化的架构，将数据分片存储在多个节点上。每个节点负责一部分数据，通过哈希槽（Hash Slot）实现数据分片。
特点：
- 数据分片：将数据分散到多个节点，实现水平扩展
- 高可用：每个主节点可以有多个从节点，主节点故障时自动故障转移
- 无中心节点：所有节点地位平等，没有单点故障
- 自动故障转移：主节点故障时，从节点自动提升为主节点
哈希槽机制：
- Redis Cluster 共有 16384 个哈希槽（0-16383）
- 每个节点负责一部分哈希槽
- 使用 CRC16(key) % 16384 计算键对应的哈希槽
- 客户端根据哈希槽定位到对应的节点
配置方式：
# 集群配置文件 redis.conf cluster-enabled yes cluster-config-file nodes.conf cluster-node-timeout 5000 cluster-require-full-coverage yes
创建集群：
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 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 \ --cluster-replicas 1
缺点：
- 不支持多键操作（除非这些键在同一个哈希槽）
- 客户端需要支持集群协议
- 事务支持有限
三种方案对比
| 特性 | 主从复制 | 哨兵模式 | 集群模式 |
|---|---|---|---|
| 数据分片 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| 自动故障转移 | 不支持 | 支持 | 支持 |
| 读写分离 | 支持 | 支持 | 支持 |
| 水平扩展 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
| 复杂度 | 低 | 中 | 高 |
| 适用场景 | 简单读写分离 | 高可用场景 | 大规模数据 |
选择建议
- 数据量小，需要读写分离：使用主从复制
- 数据量小，需要高可用：使用哨兵模式
- 数据量大，需要水平扩展：使用集群模式
- 生产环境推荐：使用哨兵模式或集群模式，根据数据量选择
在实际应用中，大多数生产环境会选择哨兵模式或集群模式，以确保系统的高可用性和可扩展性。