Redis Cluster 的槽位机制是怎么工作的？

简化版

Redis Cluster 把 key 映射到 16384 个哈希槽，每个主节点负责一部分槽位，从而实现数据分片。客户端根据 key 计算槽位并访问对应节点；如果访问错节点，会收到 MOVED 或 ASK 重定向。

详细版

Redis Cluster 的核心点：

• 集群固定有 16384 个 hash slots；
• 每个 key 通过 CRC16 计算后映射到某个槽；
• 每个主节点负责一段槽位；
• 主节点可以配置从节点做故障转移；
• 迁移槽位时可以把槽从一个节点移动到另一个节点；
• 多 key 操作通常要求 key 在同一个槽位。

为了让多个 key 落到同一槽，可以使用 hash tag：

user:{1001}:profile
user:{1001}:orders

花括号中的 1001 会作为计算槽位的部分，因此两个 key 会落在同一个槽。

完整版教学

一、Cluster 解决的是水平分片

主从 + Sentinel 主要解决高可用，但单主节点仍然承载全部数据和写流量。Redis Cluster 把数据分散到多个主节点上，让容量和吞吐可以横向扩展。

它不是按节点数直接对 key 取模，而是引入固定数量的哈希槽。这样扩容、缩容时迁移的是槽位，而不是重新打散所有 key。

如果直接按节点数取模，3 个节点扩到 4 个节点时，大量 key 的映射结果都会变化，迁移成本很高。Cluster 固定 16384 个槽，key 先映射到槽，槽再分配给节点；扩容时只需要把部分槽迁到新节点。这个设计把“key 到节点”的变化收敛为“槽到节点”的变化。

key -> slot -> node

user:1 -> slot 3200  -> node A
user:2 -> slot 11800 -> node C

二、16384 个槽怎么映射 key

Redis Cluster 对 key 计算 CRC16，然后对 16384 取模，得到槽号。集群中每个主节点负责一部分槽。

例如：

key -> slot 5000 -> node A
key -> slot 12000 -> node B

客户端如果知道槽位分布，就可以直接把命令发给正确节点。

公式可以简化写成：

slot = CRC16(key) % 16384

比如 3 个主节点可以大致分配为：A 负责 0-5460，B 负责 5461-10922，C 负责 10923-16383。真实环境不要求连续均分，但必须所有槽都有负责的主节点，否则集群会出现槽未覆盖的问题，相关 key 无法服务。

层级	职责
key	业务访问对象
slot	固定 16384 个逻辑分片
master node	负责一批 slot
replica node	复制 master，故障时可提升

记忆钩子：Redis Cluster 不是 key 直接找机器，而是 key 先找槽，槽再找机器。

三、MOVED 和 ASK 是什么

如果客户端把命令发错节点，节点会返回 MOVED，告诉客户端这个槽现在属于哪个节点。客户端更新槽位缓存后再请求正确节点。

ASK 常见于槽位迁移过程中，表示这个 key 临时在另一个节点上，需要客户端临时去目标节点询问。MOVED 更像永久重定向，ASK 更像迁移中的临时重定向。

MOVED 通常意味着客户端的槽位表过期了，应刷新本地缓存；ASK 则发生在迁移期间，客户端需要先向目标节点发送 ASKING，再执行命令，但不应因此永久改槽位归属。面试里把这两个区分清楚，可以体现你知道扩缩容迁移过程，而不是只背“会重定向”。

四、多 key 操作为什么受限制

Cluster 下不同 key 可能在不同节点。像 MGET a b、集合交集、Lua 脚本涉及多个 key 时，如果 key 不在同一个槽，单个节点无法原子处理所有数据。

这时可以使用 hash tag，让相关 key 落到同一槽：

cart:{u100}:items
cart:{u100}:total

但 hash tag 不能滥用。如果大量 key 都用同一个 tag，会造成单槽热点，破坏分片均衡。

例如下面两个 key 会按 {u100} 计算槽位，因此可以落到同一槽：

cart:{u100}:items
cart:{u100}:coupon

但如果所有订单 key 都写成 order:{all}:1、order:{all}:2，它们都会进入同一槽，Cluster 分片能力基本被废掉。hash tag 适合把确实需要原子多 key 操作的一小组 key 放到一起，不适合把全业务压到一个 tag。

五、Cluster 的高可用边界

Cluster 中每个主节点可以有从节点。主节点故障时，集群可以把对应从节点提升为主节点，继续负责这些槽。

但如果某个主节点及其从节点都不可用，对应槽位无法服务，集群可用性就会受影响。所以生产要合理部署主从、机架和可用区分布。

还要注意 Cluster 不是强一致复制。主从复制仍可能有延迟，主节点刚写入但未复制到从节点时故障，可能存在少量数据丢失风险。Cluster 提供分片和自动故障转移能力，但业务仍要根据数据重要性设计幂等、补偿和持久化方案。

六、扩容迁移时发生什么

扩容时，新节点加入集群后通常会从旧节点迁移一部分槽。迁移过程中，一个槽里的 key 会逐步移动，客户端可能收到 ASK 临时重定向；迁移完成后，槽归属改变，客户端收到 MOVED 并更新槽位缓存。迁移单位是槽，而不是每次都重新计算所有 key 到节点的映射。

扩容前：
node A: slots 0-8000
node B: slots 8001-16383

扩容后：
node C 接收 A/B 的部分 slots
客户端刷新 slot -> node 映射

七、常见误区与追问

• 误区：Redis Cluster 按节点数对 key 取模。 Cluster 固定 16384 个槽，key 映射到槽，槽再分配给节点。
• 误区：加节点后热点 key 会自动分散。 单个 key 仍属于一个槽和一个主节点，热点 key 需要本地缓存、副本 key 或业务拆分治理。
• 误区：hash tag 可以随便用。 hash tag 会让相关 key 落同槽，滥用会制造单槽热点，破坏均衡。
• 误区：MOVED 和 ASK 是一回事。 MOVED 表示槽归属已变化，需要更新缓存；ASK 是迁移中的临时访问。
• 追问：为什么多 key 操作要求同槽？ 因为 Redis 单节点只能原子处理自己拥有的数据，跨节点多 key 原子性和一致性无法由单个节点保证。
• 追问：Cluster 能替代 Sentinel 吗？ Cluster 自带分片和主从故障转移能力，Sentinel 主要管理非 Cluster 主从；两者解决模型不同，不能简单等同。

八、加强记忆

Redis Cluster 的核心是 16384 个哈希槽：key 通过 CRC16(key) % 16384 找槽，槽再归属某个主节点。客户端缓存槽位表，访问错节点会收到 MOVED，槽迁移中可能收到 ASK。多 key 原子操作要求同槽，可以用 hash tag 控制相关 key，但不能滥用到制造热点。Cluster 解决分片扩容和一定高可用，不会自动消除单 key 热点，也不等于强一致存储。