Redis Cluster ช่วยให้ scaling ได้อย่างไร?

Question

Accepted Answer

**Redis Cluster** ช่วยให้เกิด **horizontal scaling** ด้วยการ shard ข้อมูลข้ามหลาย Redis node — กระจายชุดข้อมูล (และภาระงาน) เพื่อให้ Redis รองรับข้อมูลและ throughput เกินกว่าหน่วยความจำของเซิร์ฟเวอร์เดียว มันแบ่งพาร์ติชันข้อมูลผ่าน **hash slot** และให้ high availability ในตัว

## Sharding ผ่าน hash slot

```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.
```

ข้อมูลถูกแบ่งพาร์ติชันข้าม node ด้วย **hash slot** (รวม 16384 ช่อง): แต่ละ key ถูก hash ไปยัง slot และ slot ถูกกระจายข้าม primary node — ดังนั้นแต่ละ node เก็บข้อมูลส่วนหนึ่ง ขยายความจุเกินกว่าเซิร์ฟเวอร์เดียว

## High availability ในตัว

```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).
```

## ไคลเอนต์และการ redirect

```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).
```

## ข้อจำกัดของ multi-key (สำคัญ)

```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.
```

## ทำไมจึงสำคัญ

การเข้าใจ Redis Cluster สำคัญต่อการ **ขยาย Redis ในแนวนอนเกินกว่าเซิร์ฟเวอร์เดียว** จึงเป็นความรู้ระดับ senior ที่มีค่าสำหรับการ deploy Redis ขนาดใหญ่

คุณค่าหลักคือ **horizontal scaling**: เมื่อข้อมูลหรือ throughput เกินกว่าที่หน่วยความจำของ Redis เซิร์ฟเวอร์เดียวรองรับได้ Cluster จะ **shard ข้อมูลข้ามหลาย node** (ผ่าน **hash slot** 16384 ช่อง โดยแต่ละ key map ไปยัง slot ที่กระจายข้าม primary node) กระจายข้อมูลและภาระงานเพื่อขยายหน่วยความจำและ throughput เกินกว่าเครื่องเดียว — จำเป็นสำหรับระบบขนาดใหญ่

การเข้าใจ **กลไก hash slot** (วิธีที่ key map ไปยัง slot และ slot ไปยัง node) เป็นพื้นฐานของวิธีที่ Cluster กระจายข้อมูล

การรู้ว่า Cluster ให้ **high availability ในตัว** (แต่ละ primary มี replica พร้อม failover อัตโนมัติ รวม sharding และ replication เข้าด้วยกันโดยไม่ต้องมี Sentinel แยกต่างหาก) สำคัญต่อความน่าเชื่อถือในระดับใหญ่

การเข้าใจ **การ redirect ของไคลเอนต์** (MOVED redirect, cluster-aware client ที่ cache slot map) อธิบายว่าคำขอไปถึง node ที่ถูกต้องได้อย่างไร

ที่สำคัญ การเข้าใจ **ข้อจำกัดของ multi-key** — ที่การดำเนินการ multi-key ต้องมี key ทั้งหมดอยู่ใน slot เดียวกัน แก้ไขด้วย **hash tag** (`{user:1000}:...` บังคับให้ key ที่เกี่ยวข้องอยู่ใน slot เดียวกัน) — เป็นเรื่องจำเป็นเพราะมันเป็นข้อจำกัดจริงที่ส่งผลต่อการออกแบบ key (ข้อมูลที่เกี่ยวข้องและใช้ร่วมกันต้องอยู่ด้วยกัน) และการไม่เข้าใจมันทำให้เกิด error กับการดำเนินการ multi-key ใน cluster

เนื่องจากการขยายเกินกว่า Redis เซิร์ฟเวอร์เดียวเป็นความต้องการจริงสำหรับระบบที่มีปริมาณสูง และเนื่องจาก Redis Cluster (sharding ผ่าน hash slot + HA ในตัว) คือกลไกสำหรับการนี้ — พร้อมข้อจำกัด hash-tag/multi-key ที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อการออกแบบ — การเข้าใจ Redis Cluster จึงเป็นความรู้ระดับ senior ที่สำคัญสำหรับการขยาย Redis ซึ่งเป็นหัวข้อที่แสดงถึงความเข้าใจในการ scaling แนวนอนและข้อจำกัดในทางปฏิบัติ (การวาง key ไว้ด้วยกัน) ที่มาพร้อมการกระจายข้อมูล Redis ข้าม node