Jak Redis Cluster umožňuje škálování?

Question

Accepted Answer

**Redis Cluster** umožňuje **horizontální škálování** pomocí fragmentace dat across více Redis uzlů — distribuuje dataset (a zátěž) tak, aby Redis mohl zpracovat data a propustnost přesahující paměť jednoho serveru. Rozděluje data prostřednictvím **hash slotů** a poskytuje vestavěnou vysokou dostupnost.

## Fragmentace prostřednictvím hash slotů

```text
Redis Cluster divides the keyspace into 16384 HASH SLOTS.
  → each key maps to a slot: slot = CRC16(key) mod 16384
  → slots are distributed across the cluster's primary nodes
  → each node owns a subset of slots (and thus a subset of the data)
→ This spreads data and load across nodes → scales memory and throughput horizontally.
```

Data jsou rozdělena across uzly prostřednictvím **hash slotů** (celkem 16384): každý klíč se hashuje do slotu a sloty jsou rozprostřeny across primární uzly — takže každý uzel drží část dat, čímž se zvyšuje kapacita beyond jeden server.

## Vysoká dostupnost zabudovaná

```text
Each primary node has REPLICAS:
  → if a primary fails, one of its replicas is promoted (automatic failover)
  → the cluster continues serving (HA without separate Sentinel)
→ Redis Cluster combines SHARDING (scale) + REPLICATION (HA).
```

## Klienti a přesměrování

```text
→ Clients connect to the cluster; a key's request goes to the node owning its slot.
→ If a client hits the wrong node, it gets a MOVED redirect to the right node
  (cluster-aware clients cache the slot map and route directly).
```

## Omezení vícekulíčových operací (důležité)

```text
⚠️ Multi-key operations only work if all keys are in the SAME slot (same node):
  → operations spanning keys on different nodes are NOT supported directly
  → use HASH TAGS to force related keys into the same slot:
     {user:1000}:profile and {user:1000}:settings → same slot ({...} part is hashed)
→ Design keys so related data that's used together shares a slot.
```

## Proč je to důležité

Rozdělení Redis Cluster je důležité pro **horizontální škálování Redis beyond jeden server**, takže je to cenné knowledge na úrovni senior vývojáře pro velké Redis deployments.

Hlavní hodnota je **horizontální škálování**: když data nebo propustnost překročí to, co zvládne paměť jednoho Redis serveru, Cluster **fragmentuje data across více uzlů** (prostřednictvím 16384 **hash slotů**, každý klíč mapován na slot distribuovaný across primární uzly), rozšiřuje data a zátěž na škálování paměti a propustnosti beyond jeden stroj — nezbytné pro velké systémy.

Pochopení **mechanismu hash slotu** (jak se klíče mapují na sloty a sloty na uzly) je fundamentální pro pochopení toho, jak Cluster distribuuje data.

Vědět, že Cluster poskytuje **vestavěnou vysokou dostupnost** (každý primární uzel má repliky s automatickým failoverem, kombinuje fragmentaci a replikaci bez potřeby separátního Sentinelu) je důležité pro spolehlivost v rozsahu.

Pochopení **přesměrování klientů** (MOVED přesměrování, cluster-aware klienti cachující mapu slotů) vysvětluje, jak se požadavky dostávají na správný uzel.

Kriticky, pochopení **omezení vícekulíčových operací** — že vícekulíčové operace vyžadují všechny klíče ve stejném slotu, řešené s **hash tagy** (`{user:1000}:...` vynucující související klíče do stejného slotu) — je nezbytné, protože jde o reálné omezení, které ovlivňuje design klíčů (související data používaná společně musí být co-lokalizována), a neporozumění tomu způsobuje chyby s vícekulíčovými operacemi v clusteru.

Protože škálování beyond jeden Redis server je reálná potřeba pro high-volume systémy, a protože Redis Cluster (fragmentace prostřednictvím hash slotů + vestavěná HA) je mechanismem pro to — s důležitým hash-tag/vícekulíčovým omezením ovlivňujícím design — pochopení Redis Cluster je důležité senior-level knowledge pro škálování Redis, topic demonstrující porozumění horizontálnímu škálování a praktickým omezením (co-lokalizaci klíčů), která přichází s distribucí Redis dat across uzly.