简述redis集群的实现原理

1.Redis Cluster 工作原理

（多主，每个主节点存的内容不一样，每个主节点都有自己的从节点，与MySQL（每个节点都一样）不一样）

在哨兵sentinel机制中，可以解决redis高可用问题，即当master故障后可以自动将slave提升为master，从而可以保证redis服务的正常使用，但是无法解决redis单机写入的瓶颈问题，即单机redis写入性能受限于单机的内存大小、并发数量、网卡速率等因素。

为了解决单机性能的瓶颈，提高Redis 性能，可以使用分布式集群的解决方案

1.1早期Redis 分布式集群部署方案：

1. 客户端分区：由客户端程序决定key写分配和写入的redis node，但是需要客户端自己处理写入分配、高可用管理和故障转移等

2. 代理方案：基于三方软件实现redis proxy，客户端先连接之代理层，由代理层实现key的写入分配，对客户端来说是有比较简单，但是对于集群管节点增减相对比较麻烦，而且代理本身也是单点和性能瓶颈。
   redis 3.0版本之后推出了无中心架构的redis cluster机制，在无中心的redis集群当中，其每个节点保存当前节点数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接

1.2Redis Cluster特点如下

1. 所有Redis节点使用(PING机制)互联

2. 集群中某个节点的是否失效，是由整个集群中超过半数的节点监测都失效（相当于哨兵），才能算真正的失效

3. 客户端不需要proxy即可直接连接redis，应用程序中需要配置有全部的redis服务器IP，直接和redis服务器沟通。

4. redis cluster把所有的redis node 平均映射到 0-16383个槽位(slot)上，读写需要到指定的redisnode上进行操作，因此有多少个redis node相当于redis 并发扩展了多少倍，每个redis node 承担16384/N个槽位

5. Redis cluster预先分配16384个(slot)槽位，当需要在redis集群中写入一个key -value的时候，会使用CRC16(key) mod 16384之后的值，决定将key写入值哪一个槽位从而决定写入哪一个Redis节点上，从而有效解决单机瓶颈。

2.Redis cluster 基本架构

假如三个主节点分别是：A, B, C 三个节点，采用哈希槽 (hash slot)的方式来分配16384个slot 的话它们三个节点分别承担的slot 区间可以是：

节点A覆盖 0－5460
节点B覆盖 5461－10922
节点C覆盖 10923－16383

客户端发请求过来，会把key进行hash（crc16算法）运算，得到的数组对16384进行取模，余数为0-16383之间的数字，三个节点的话，就进行分配，每一个节点分配一点的节点号，然后根据节点号进行存放数据。

3.Redis cluster 主从架构

Redis cluster的架构虽然解决了并发的问题，但是又引入了一个新的问题，每个Redis master的高可用如何解决？那就是对每个master 节点都实现主从复制,从而实现 redis 高可用性

4.总结

redis cluster每台主机都有自己的ip，客户端可以直接和redis进行通讯，不需要代理，每台主机之间互相通讯，判断对方的存活性并，并进行主从自由切换，正常工作下，多台主节点可以对于访客的key -value进行分配记录，（通过槽位分配，实现不同的key -value写入不同的主节点），从而能够实现高并发。
下图为客户端访问redis过程，核心是重定向（不需要代理）。