1 简介

redis的集群支持有主备,哨兵节点和cluster集群等，在数据上保持数据完整和一致性保障需要使用不同方案，本文介绍客户端对数据分片分别使用了哪些哈希算法，以及一致性哈希是否可以应用在redis集群的数据结构上。

Redis 集群支持和数据一致性分析

Redis 提供多种集群部署方式，包括主备模式、哨兵模式和 Redis Cluster。它们在数据完整性、一致性和分片策略上有不同的实现。

2 主备模式（Master-Slave）

主备模式是 Redis 集群的基础部署模式之一，通过一主多备来实现数据的冗余和读写分离。

数据一致性机制

主节点写入：所有写操作先写入主节点。

从节点同步：

主节点通过异步复制将数据同步到从节点。
数据同步时可能出现主从不一致问题（例如主节点宕机时部分数据未同步）。

优点：

简单易用。
支持读写分离，提高读操作性能。

缺点：

主节点单点故障会导致服务不可用（可通过哨兵模式解决）。
主从之间存在短暂的复制延迟，可能导致数据不一致。

哈希分片算法
通常主备模式下不涉及复杂的分片策略，客户端直接通过 Redis URL 定向访问主节点。

3. 哨兵模式（Sentinel）

哨兵模式是在主备模式的基础上加入了高可用（HA）管理能力，通过哨兵节点自动检测和处理主节点故障。

数据一致性机制

主备数据同步：与主备模式一致，使用异步复制。

故障转移：
哨兵检测到主节点故障后，会选举新的主节点。
其他从节点重新同步数据到新的主节点。

优点：

自动故障检测和恢复，提高集群可用性。
主节点故障转移过程对客户端透明。

缺点：

同样面临主从复制的延迟问题。
哨兵选举可能需要几秒钟时间，故障恢复期间可能丢失数据。

哈希分片算法

和主备模式一致，客户端通常通过 Proxy 或中间件进行访问路由。

4. Cluster 模式

Redis Cluster 是一种原生分布式集群模式，支持数据自动分片和多主架构。

数据一致性机制

分片存储：

数据根据键的哈希值分布到不同的主节点（16384 个逻辑槽，按槽分片）。
每个主节点负责一部分槽，并可有若干从节点作为备份。
主从复制：主从节点间使用异步复制，主节点负责写操作，从节点作为备份。
故障转移：主节点故障时，从节点升级为主节点，集群保持可用。

最终一致性：

Redis Cluster 提供最终一致性，而非强一致性。
在网络分区或部分节点故障时，可能短暂出现不一致。

哈希分片算法

Redis Cluster 使用 CRC16 哈希算法 计算键的哈希值，然后将结果对 16384 取模，决定该键的槽位（slot）。

客户端与 Redis Cluster 通信时：
首先根据键计算槽位。

然后查询槽位对应的主节点地址，直接访问目标节点。
一致性哈希是否适用 Redis 集群

5 一致性哈希简介

一致性哈希（Consistent Hashing）是一种常用的分布式哈希算法，适用于动态扩容或缩容场景，避免因节点变化导致大量数据迁移。

在一致性哈希中，数据和节点都映射到一个环上。
每个数据项根据哈希值分配到距离最近的节点。
节点增加或减少时，仅影响其前后范围内的数据。

Redis Cluster 是否使用一致性哈希
Redis Cluster 不使用一致性哈希，而是采用了 槽分片（Hash Slot） 的机制：

固定槽数量：16384 个逻辑槽位。
节点与槽绑定：每个节点负责一定范围的槽位，槽位到节点的映射存储在集群元数据中。

数据迁移：

节点增加或减少时，重新分配槽位并迁移对应的数据。
数据迁移粒度为槽位，而非单个键，迁移效率高。

一致性哈希的优势
一致性哈希在动态集群（如服务发现、分布式缓存）中表现优异，因为它：

数据迁移少：只需重新分配少量数据。
扩展性好：新增节点不会大规模影响现有数据分布。
Redis Cluster 不使用一致性哈希的原因

分片粒度更小：Redis Cluster 的槽分片将整个键空间分为固定数量的槽，迁移以槽为单位，效率更高。
操作简单：Redis Cluster 的槽分片避免了动态调整哈希环的复杂性。
元数据中心化：Redis Cluster 的槽与节点映射由集群维护，无需客户端复杂计算。

• 一致性哈希的应用场景

虽然 Redis Cluster 不使用一致性哈希，但它适用于以下场景：

单节点分片：在客户端侧使用一致性哈希实现数据分片，将键分布到多个 Redis 实例上。
代理工具：一些代理层（如 Twemproxy、Codis）会基于一致性哈希实现分布式 Redis。

6 总结

主备模式 和 哨兵模式 提供简单的高可用解决方案，但主从复制是异步的，可能导致短暂的不一致。

Cluster 模式 提供数据自动分片和高可用性，但仅支持最终一致性。
Redis Cluster 使用 CRC16 + 槽分片 机制，而不是一致性哈希，因为槽分片效率更高，迁移粒度更小。

一致性哈希适用于需要动态扩缩容的场景，适合 Redis 的代理层和客户端分片方案，但在 Redis Cluster 中并未采用。