Redis 中的渐进式扩容

Redis 的渐进式扩容（Resharding）是指在 Redis 集群模式下，当集群节点需要增加或减少时，通过逐步迁移槽和对应的数据，实现集群的动态扩容或缩容。这个过程是手动触发的，但操作过程中由 Redis 自动完成具体数据迁移，确保数据一致性和服务可用性。

Redis 渐进式扩容的核心步骤

1. 新增节点到集群
   • 向现有 Redis 集群中添加新的节点，节点会以“待分配”状态加入。
2. 重新分配槽（Resharding Slots）
   • Redis 集群中的数据被分配到 16384 个槽（slots），每个节点负责管理若干个槽。
   • 渐进式扩容的核心在于重新分配这些槽。例如，将部分槽从旧节点迁移到新增节点。
3. 数据迁移（Data Migration）
   • 当槽被重新分配到新节点后，槽中的数据也会从原节点迁移到目标节点。
   • 数据迁移是逐个键值对迁移的，过程中 Redis 集群仍然对外提供服务。
   • Redis 使用异步方式传输数据，并通过特定的指令（如 MIGRATE）实现原子化迁移，确保迁移过程中客户端访问数据的正确性。
4. 更新元数据（Cluster Metadata Update）
   • 数据迁移完成后，Redis 会更新集群元数据，以反映槽分配的变化。

渐进式扩容的特点

1. 手动触发
   • Redis 不会自动扩容，需要管理员使用命令或工具（如 redis-cli 或第三方管理工具）手动指定迁移槽的数量和目标节点。
2. 逐步迁移
   • 槽和数据迁移是逐步完成的，避免了瞬时大量数据传输对系统性能的影响。
3. 高可用性
   • 在迁移过程中，Redis 集群依然可以正常提供读写服务。客户端会通过重定向（MOVED 错误）找到数据的新位置。

Redis 渐进式扩容的操作命令

1. 添加节点到集群

redis-cli --cluster add-node <new_node_ip>:<new_node_port> <existing_node_ip>:<existing_node_port>

2. 重新分配槽

redis-cli --cluster reshard <existing_node_ip>:<existing_node_port>

在交互式过程中：

• 输入要迁移的槽数量。
• 指定源节点和目标节点。

3. 数据迁移状态检查
   • 使用 redis-cli cluster nodes 查看槽分布和节点状态。
   • 或使用工具如 RedisInsight 可视化监控迁移状态。

渐进式扩容的注意事项

1. 数据迁移性能影响
   • 数据迁移过程中会消耗网络带宽和计算资源，因此在高峰期建议尽量避免扩容操作。
2. 槽分配的均衡性
   • 扩容后需确保槽均匀分布，避免热点问题导致负载不均。
3. 版本要求
   • Redis 渐进式扩容功能需要 Redis 3.0 及以上版本支持集群模式。
4. 备份和测试
   • 在进行扩容前，建议备份数据，并在测试环境中验证迁移流程的可靠性。

渐进式扩容的典型场景

1. 增加数据容量
   • 随着业务数据量增长，增加 Redis 节点以分担存储和访问压力。
2. 提高并发能力
   • 增加节点后，分布式存储能有效分摊高并发请求的压力。
3. 减少节点负载
   • 在现有节点压力较大的情况下，通过扩容减少每个节点的槽分布和数据存储量。

Redis 的渐进式扩容是一个高效、灵活的操作，可以在不影响服务的情况下实现集群容量和性能的动态调整。尽管需要手动触发，但 Redis 自动完成了复杂的槽迁移和数据同步，使得这一过程对运维人员更友好。