在分布式系统中，缓存技术用于提升性能和响应速度。
Redis 作为一款高性能的键值存储系统，广泛应用于缓存、消息队列和会话管理等场景。随着业务规模的扩大，单机 Redis 的性能和可用性逐渐无法满足需求。
因此，搭建高可用的 Redis 集群可以解决这一问题。我将详细介绍 Redis 集群的两种常见方案——哨兵模式和高可用集群模式，并重点探讨 Redis 高可用集群的搭建过程、Java 客户端操作方式以及集群的原理分析。
一、Redis 集群方案对比
（一）哨兵模式
在 Redis 早期版本中，哨兵（Sentinel）模式是实现高可用的主要方式。哨兵通过监控主节点（master）的状态，在主节点发生故障时自动触发主从切换，将某个从节点（slave）提升为新的主节点。
然而，哨兵模式存在以下局限性：
配置复杂：哨兵的配置较为繁琐，需要手动配置哨兵节点和主从节点的关系。
性能瓶颈：在主从切换瞬间，可能会导致访问中断。
并发能力有限：哨兵模式只有一个主节点对外提供服务，无法支持高并发。
单节点内存限制：主节点内存不宜过大，否则会影响持久化文件的大小和主从同步效率。
哨兵模式架构图
（二）高可用集群模式
Redis 集群是一种分布式架构，由多个主从节点组成，具备复制、高可用和分片特性。
与哨兵模式相比，Redis 集群具有以下显著优势：
无需哨兵：集群模式下，节点移除和故障转移无需依赖哨兵，简化了配置。
水平扩展：集群没有中心节点，支持水平扩展，官方推荐最多扩展到 1000 个节点。
高性能和高可用性：集群模式的性能和可用性优于哨兵模式。
配置简单：集群的配置过程较为简单，易于维护。
高可用集群架构图
二、Redis 高可用集群搭建
（一）集群架构设计
为了保证高可用性，Redis 集群至少需要三个主节点。本文以三台机器为例，每台机器部署一主一从，共六个 Redis 实例。每个主节点负责一部分槽位（slots），槽位的总数为 16384 个。
（二）搭建步骤
1. 创建目录结构
在第一台机器的 /usr/local 目录下创建 redis-cluster 文件夹，并在其下创建两个子文件夹 7001 和 7004，分别用于存放主节点和从节点的配置文件和数据。
mkdir -p /usr/local/redis-clustermkdir 7001 70042. 修改配置文件
将
redis.conf配置文件复制到7001目录下，并修改以下配置：daemonize yesport 7001pidfile /var/run/redis_7001.piddir /usr/local/redis-cluster/7001/cluster-enabled yescluster-config-file nodes-7001.confcluster-node-timeout 10000protected-mode noappendonly yesrequirepass mypasswordmasterauth mypassword其中，
cluster-enabled开启集群模式，cluster-config-file指定集群节点信息文件，cluster-node-timeout设置节点超时时间。3. 复制配置文件
将修改后的配置文件复制到
7004目录下，并修改端口号等配置项。对于其他两台机器，分别使用7002和7005，7003和7006作为端口号。4. 启动 Redis 实例
分别启动六个 Redis 实例，并检查是否启动成功：
/usr/local/redis-5.0.3/src/redis-server/usr/local/redis-cluster/700*/redis.confps -ef | grep redis5. 创建集群
使用
redis-cli工具创建集群：/usr/local/redis-5.0.3/src/redis-cli -a mypassword--cluster create--cluster-replicas 1192.168.1.101:7001192.168.1.102:7002192.168.1.103:7003192.168.1.101:7004 192.168.1.102:7005 192.168.1.103:7006其中，
--cluster-replicas 1表示每个主节点有一个从节点。6. 验证集群
连接任意一个节点并验证集群状态：
/usr/local/redis-5.0.3/src/redis-cli -a mypassword -c -h 192.168.1.101 -p 7001cluster infocluster nodes（三）集群搭建流程图
三、Java 客户端操作 Redis 集群
（一）依赖引入
使用 Jedis 客户端操作 Redis 集群，需在项目中添加以下依赖：
dependency>groupId>redis.clientsgroupId>artifactId>jedisartifactId>version>3.6.0version>dependency>（二）代码示例
以下是一个简单的 Java 代码示例，用于连接和操作 Redis 集群：
import redis.clients.jedis.HostAndPort;import redis.clients.jedis.JedisCluster;import java.util.HashSet;import java.util.Set;public class JedisClusterDemo {public static void main(String[] args) {Set nodes = new HashSet();nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.101", 7001));nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.102", 7002));nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.103", 7003));nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.101", 7004));nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.102", 7005));nodes.add(new HostAndPort("192.168.1.103", 7006));try (JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(nodes, 6000, 5000, 10, "mypassword")) {jedisCluster.set("testKey", "testValue");System.out.println("Retrieved value: " + jedisCluster.get("testKey"));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}（三）Spring Boot 整合
在 Spring Boot 项目中，可以通过以下配置整合 Redis 集群：
spring:redis:database: 0timeout: 3000password: mypasswordcluster:nodes: 192.168.1.101:7001,192.168.1.102:7002,192.168.1.103:7003,192.168.1.101:7004,192.168.1.102:7005,192.168.1.103:7006lettuce:pool:max-idle: 50min-idle: 10max-active: 100max-wait: 1000（四）Java 操作流程图
四、Redis 集群原理分析
（一）槽位机制
Redis Cluster 将所有数据划分为 16384 个槽位（slots），每个节点负责一部分槽位。
客户端通过 CRC16 算法对 key 进行哈希，然后对 16384 取模，确定 key 所在的槽位：
HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384客户端连接集群时会缓存槽位信息，若槽位信息发生变化，客户端会通过跳转指令（ASK 或 MOVED）更新本地缓存。
槽位分配示意图
（二）节点间通信机制
Redis Cluster 采用 Gossip 协议进行节点间通信，维护集群的元数据。Gossip 协议包含以下几种消息：
meet：新节点加入集群时，其他节点通过 meet 消息将其纳入集群。
ping：节点定期发送 ping 消息，包含自身状态和元数据。
pong：对 ping 和 meet 消息的响应，用于信息广播和更新。
fail：节点检测到其他节点故障时，发送 fail 消息通知其他节点。
Gossip 协议通信流程图
（三）网络抖动处理
为避免网络抖动导致的误判，Redis Cluster 引入了
cluster-node-timeout参数。当节点在指定时间内持续失联时，才会认定该节点故障并触发主从切换。
网络抖动处理流程图
五、总结
Redis 集群通过槽位机制和 Gossip 协议，实现了高性能、高可用的分布式存储架构。
相比哨兵模式，集群模式在扩展性和并发能力上具有显著优势。
