Redis Cluster 在香港节点的水平扩容实战：在线分片、迁移与高可用一体化解决方案

在节假日流量高峰期，我管理的一套游戏用户状态缓存系统在 Redis Sentinel 架构下遭遇了瓶颈——单主节点吞吐已经逼近上限，尤其在用户在线数飙升时出现明显写入延迟。那次事件让我深刻意识到，仅靠主从冗余并不能支撑业务的“可扩展性”需求。

于是，我启动了 Redis Cluster 架构的评估与部署工作，并在香港本地服务器上完成了首个 在线迁移 + 分片水平扩容 实践。本文将结合该过程，完整还原如何部署 Redis Cluster、如何实现不中断业务的节点扩容与 Slot 迁移、如何监控并发故障风险，打造一个具备真正 高性能 + 高可用 + 横向可扩展性 的分布式缓存系统。

一、Redis Cluster 架构原理简述

Redis Cluster 是 Redis 官方提供的分布式模式，具备如下特性：

• 数据分片：通过哈希槽（slot）机制将键映射到 0~16383 的槽，分布于多个节点；
• 节点自治：每个节点既可作为主节点也可以管理多个从节点；
• 故障转移：从节点可自动接管其主节点角色；
• 客户端智能路由：大部分语言的客户端可感知重定向跳转（MOVED/ASK）。

二、香港节点集群部署方案设计

2.1 节点规划表

每对主从节点分布在不同物理机，位于香港同一内网段内，网络延迟在 0.2ms 左右。

三、Redis Cluster 搭建步骤

3.1 安装 Redis 并修改配置

所有节点创建独立配置目录：

mkdir -p /etc/redis-cluster/7000 /var/lib/redis/7000

配置样例如下：

# /etc/redis-cluster/7000/redis.conf
port 7000
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
daemonize yes
dir /var/lib/redis/7000
bind 10.0.0.11
protected-mode no

启动 Redis 实例：

redis-server /etc/redis-cluster/7000/redis.conf

3.2 创建集群

使用 redis-cli 工具打通主节点：

redis-cli --cluster create \
  10.0.0.11:7000 10.0.0.12:7000 10.0.0.13:7000 \
  10.0.0.14:7000 10.0.0.15:7000 10.0.0.16:7000 \
  --cluster-replicas 1

系统将自动为每个主节点分配 5461 个 Slot 并设置一对从节点。

验证集群状态：

redis-cli -c -h 10.0.0.11 -p 7000 cluster nodes

四、节点水平扩容实操：新增主节点并迁移 Slot

4.1 新增节点部署

在一台新服务器 10.0.0.17 上部署 Redis：

mkdir -p /etc/redis-cluster/7000 /var/lib/redis/7000

配置并启动 Redis：

port 7000
cluster-enabled yes
...
bind 10.0.0.17

注册节点进集群：

redis-cli --cluster add-node 10.0.0.17:7000 10.0.0.11:7000

4.2 手动分配 Slot

假设我们希望从 master-01 迁移 1000 个 Slot 到新节点：

redis-cli -c --cluster reshard 10.0.0.11:7000

按照提示操作：

How many slots do you want to move? 1000
What is the receiving node ID? <10.0.0.17 node ID>
What is the source node? <10.0.0.11 node ID>

系统会依次迁移 Slot，并重分配数据。

4.3 自动迁移优化（生产建议）

• 迁移期间避免写操作（或短暂停业务）；
• 使用 –cluster-yes 参数自动执行；
• 按“最热 Slot 优先”策略规划迁移批次；
• 可编写脚本按天自动均衡 Slot。

五、客户端接入与透明扩容

5.1 客户端适配建议

选择支持 Redis Cluster 的客户端（如 go-redis、lettuce、JedisCluster）；

确保连接初始化时包含多个节点地址，防止单点故障。

示例（Python）：

from rediscluster import RedisCluster
startup_nodes = [{"host": "10.0.0.11", "port": "7000"},
                 {"host": "10.0.0.12", "port": "7000"}]
rc = RedisCluster(startup_nodes=startup_nodes, decode_responses=True)

5.2 在线扩容透明性验证

• 新增主节点；
• 在线迁移 Slot；
• 客户端正常写入、读取，无需重连或配置变更；
• cluster slots 返回结果自动更新。

六、经验总结与风险防控

6.1 拓扑建议

• 每主节点配至少 1 个从节点；
• 不同主从应部署于不同物理机；
• 尽量避免跨 IDC 部署同一个 Slot 区段，防止网络切断导致误判。

6.2 常见问题排查