Redis Cluster и хеш-слоты

Когда данные или трафик не влезают в один инстанс, включается кластер: данные шардируются по узлам автоматически, но по особым правилам, которые надо знать клиенту.

Хеш-слоты

Пространство ключей разделено на 16384 слота. Слот ключа: CRC16(key) mod 16384. Каждый узел владеет диапазонами слотов; ключи, попавшие в один слот, живут на одном узле.

CLUSTER KEYSLOT user:1001
(integer) 5724
CLUSTER SLOTS          # карта: какие диапазоны слотов на каких узлах
CLUSTER INFO / CLUSTER NODES

Хеш-теги: управление размещением

Только часть ключа в фигурных скобках участвует в хешировании. Это способ положить связанные ключи на один узел:

user:{1001}:profile    # слот считается по "1001"
user:{1001}:cart
# Оба ключа в одном слоте → транзакция/Lua по ним возможна

⚠️ Хеш-тегами легко перераспределить нагрузку неравномерно: тег {tenant} на крупного клиента соберёт половину трафика на один узел. Тегируйте по мелким идентификаторам, а не по крупным сущностям.

Модель клиента

• Подключение — к любому узлу; запрос не на свой слот → ответ -MOVED 5724 10.0.0.2:6379. Умные клиенты кэшируют карту слотов и ходят сразу куда надо (ошибка MOVED — сигнал обновить карту);
• -ASK — временный редирект при миграции слота: сначала ASKING на целевой узел, потом команда;
• Мульти-DB нет: только DB 0 (см. урок 1.2);
• Мультиключевые команды — только в пределах одного слота; CROSSSLOT-ошибка иначе;
• Транзакции/Lua — тоже в пределах одного слота.

Поднять кластер

# 3 мастера + 3 реплики одной командой (для обучения)
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

# Проверка и балансировка
redis-cli --cluster check 127.0.0.1:7000
redis-cli --cluster rebalance 127.0.0.1:7000

Resharding без даунтайма

Слоты переносятся между узлами по ключам:

redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:7000
# → сколько слотов, откуда, куда; во время переноса ключи
# блокируются короткими паузами (MIGRATE), клиенты получают ASK

• Добавление узла — cluster meet + перенос слотов;
• Удаление — перенос всех слотов с узла, затем выведение;
• Миграция big key (миллионы элементов) — медленная: чистите большие ключи до resharing (урок 5.4).

Альтернативы кластеру

Частая недооценённая опция — разделение по назначению: кеш-инстанс и очередь-инстанс почти никогда не должны делить память и аварии.

Практика

1. Поднимите 6-узловой кластер (docker-compose), разложите 100k ключей, проверьте распределение по узлам (DBSIZE на каждом).
2. Найдите не-умный клиент: выполните GET ключа на «чужом» узле и прочитайте MOVED; затем сделайте то же клиентом с поддержкой кластера.
3. Сломайте мультиключевую операцию (MGET двух ключей из разных слотов), почините хеш-тегами.
4. Перенесите 100 слотов (--cluster reshard) под нагрузкой benchmark'а и оцените деградацию латентности.