Kuinka Redis Cluster mahdollistaa skaalautumisen?

Question

Accepted Answer

**Redis Cluster** mahdollistaa **vaakasuuntaisen skaalautumisen** jakamalla tiedot useille Redis-solmuille — jakamalla tietokannan (ja kuorman) niin, että Redis pystyy käsittelemään dataa ja läpimenevyyttä yhden palvelimen muistin rajojen yli. Se osioi tiedot **hash-väleillä** ja tarjoaa sisäänrakennetun korkean saatavuuden.

## Osioiminen hash-väleillä

```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.
```

Tiedot jaetaan solmuille **hash-väleillä** (yhteensä 16384): jokainen avain tiivisteytyy väliksi, ja välit jakautuvat pääsolmuille — joten jokainen solmu pitää hallussaan osan tiedoista, skaalaten kapasiteettia yhden palvelimen rajojen yli.

## Korkea saatavuus sisäänrakennettu

```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).
```

## Asiakkaat ja uudelleenohjaaus

```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).
```

## Moninavain-rajoitus (tärkeä)

```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.
```

## Miksi se on tärkeää

Redis Clusterin ymmärtäminen on tärkeää **Redis-skaalautumiselle vaakasuuntaisesti yhden palvelimen rajojen yli**, joten se on arvokas senior-tason osaaminen suuriin Redis-käyttöönotoihin.

Ydinarvona on **vaakasuuntainen skaalautuminen**: kun data tai läpimenevyys ylittää yhden Redis-palvelimen muistin kyvyn, Cluster **jakaa tiedot useille solmuille** (16384 **hash-välin** kautta, jokainen avain karttetaan väliksi, joka jakaantuu pääsolmuille), levittäen dataa ja kuormaa muistin ja läpimenevyyden skaalautumiseksi yhden koneen rajojen yli — välttämätöntä suurille järjestelmille.

**Hash-väli-mekanismin** ymmärtäminen (kuinka avaimet karttetaan väleiksi ja välit solmuiksi) on perustava tieto sille, kuinka Cluster jakaa tiedot.

Tietäminen siitä, että Cluster tarjoaa **sisäänrakennetun korkean saatavuuden** (jokainen päätason solmu omaa repliikat automaattisella failoverilla, yhdistäen osioimisen ja replikaation ilman erillistä Sentineliä) on tärkeää luotettavuudelle mittakaavassa.

**Asiakas-uudelleenohjaauksen** ymmärtäminen (MOVED-uudelleenohjausta, klusteritietoisia asiakkaita välikarttaa välimuistissa) selittää, kuinka pyynnöt saavuttavat oikean solmun.

Kriitisesti, **moninavain-rajoituksen** ymmärtäminen — että moninavain-operaatiot vaativat kaikki avaimet samassa väleissä, osoitettu **hash-tägeillä** (`{user:1000}:...` pakottaen asiaan liittyvät avaimet samaan väliä) — on välttämätöntä, koska se on todellinen rajoitus, joka vaikuttaa avainten suunnitteluun (toisiinsa liittyvät tiedot, joita käytetään yhdessä, on sijainnistettava yhtä paikkaa), ja sen ymmärtämättä jättäminen aiheuttaa virheitä moninavain-operaatioiden kanssa klusterissa.

Koska skaalautuminen yhden Redis-palvelimen rajojen yli on todellinen tarve suurille järjestelmille, ja koska Redis Cluster (osioiminen hash-väleillä + sisäänrakennettu HA) on mekanismi sille — moninavain-rajoitusta ja hash-tagia koskevan tärkeän rajoituksen kanssa, joka vaikuttaa suunnitteluun — Redis Clusterin ymmärtäminen on tärkeää senior-tason osaamista Redis-skaalautumiselle, aihe, joka osoittaa ymmärrystä vaakasuuntaisesta skaalautumisesta ja käytännön rajoituksista (avainten yhteissijainti), jotka tulevat Redis-tietojen jakamisesta solmujen välillä.