Redis Cluster数据分片机制
Redis 集群简介
Redis Cluster 是 Redis 的分布式解决方案，在 3.0 版本正式推出，有效地解决了 Redis 分布式方面的需求。
Redis Cluster 一般由多个节点组成，节点数量至少为 6 个才能保证组成完整高可用的集群，其中三个为主节点，三个为从节点。三个主节点会分配槽，处理客户端的命令请求，而从节点可用在主节点故障后，顶替主节点。
如上图所示，该集群中包含 6 个 Redis 节点，3主3从，分别为M1，M2，M3，S1，S2，S3。除了主从 Redis 节点之间进行数据复制外，所有 Redis 节点之间采用 Gossip 协议进行通信，交换维护节点元数据信息。
一般来说，主 Redis 节点会处理 Clients 的读写操作，而从节点只处理读操作。
数据分片机制
分布式数据存储方案中最为重要的一点就是数据分片，也就是所谓的 Sharding。
为了使得集群能够水平扩展，首要解决的问题就是如何将整个数据集按照一定的规则分配到多个节点上，常用的数据分片的方法有：范围分片，哈希分片，一致性哈希算法和虚拟哈希槽等。
范围分片假设数据集是有序，将顺序相临近的数据放在一起，可以很好的支持遍历操作。范围分片的缺点是面对顺序写时，会存在热点。比如日志类型的写入，一般日志的顺序都是和时间相关的，时间是单调递增的，因此写入的热点永远在最后一个分片。
对于关系型的数据库，因为经常性的需要表扫描或者索引扫描，基本上都会使用范围的分片策略。
Redis Cluster 采用虚拟哈希槽分区，所有的键根据哈希函数映射到 0 ~ 16383 整数槽内，计算公式：slot = CRC16(key) & 16383。每一个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的键值数据。
虚拟槽分区的特点
解耦数据和节点之间的关系，简化了节点扩容和收缩难度。
节点自身维护槽的映射关系，不需要客户端或者代理服务维护槽分区元数据
支持节点、槽和键之间的映射查询，用于数据路由，在线集群伸缩等场景。
Redis 集群提供了灵活的节点扩容和收缩方案。在不影响集群对外服务的情况下，可以为集群添加节点进行扩容也可以下线部分节点进行缩容。可以说，槽是 Redis 集群管理数据的基本单位，集群伸缩就是槽和数据在节点之间的移动。