Redis集群中的Hash Slot分配与数据迁移过程

Redis集群通过将数据拆分并存储在多个节点上，实现了水平扩展。这种数据分片的机制被称为Hash Slot（哈希槽）。掌握槽位的分配逻辑与数据迁移的具体步骤，是维护高可用Redis集群的核心技能。

一、 理解Hash Slot的分配原理

Redis集群预设了 16384 个槽位。集群中的每一个键值对都属于这 16384 个槽位中的某一个。数据并不是直接绑定在节点IP上，而是绑定在槽位上，槽位再分配给具体的节点。

当客户端读写数据时，集群会根据键名计算出一个数值，以决定该数据去往哪个节点。计算公式如下：

$$ \text{Slot ID} = \text{CRC16}(\text{key}) \pmod{16384} $$

这意味着：

1. 一致性：同一个键名计算出的槽位编号永远相同。
2. 分散性：足够多的键名会均匀地覆盖所有槽位。

为了实现负载均衡，槽位通常被均匀地分配给集群中的主节点。例如，在一个包含3个主节点的集群中，理想的分配状态如下表所示：

二、 准备工作：获取节点ID

在进行任何槽位迁移之前，必须获取源节点（迁出方）和目标节点（迁入方）的ID。

连接 到集群中的任意一个节点，执行 命令：

redis-cli -c -p 7000 cluster nodes

查看 输出结果，找到对应IP地址和端口的长字符串ID（类似 3c3a0c74aae0b82b4323c5a2f8a6b7c8），并记录下来。假设源节点ID为 <source_id>，目标节点ID为 <target_id>。

三、 数据迁移的核心流程

手动迁移槽位是一个非常精细的过程，主要分为四个阶段：标记、迁移、指派、广播。为了保证数据不丢失且服务不中断，必须严格按照顺序执行。

以下是迁移逻辑的流程图，展示了节点间如何协作完成槽位交接：

四、 实操步骤：手动迁移单个槽位

假设我们要将槽位 1000 从源节点迁移到目标节点。

1. 标记目标节点（准备导入）

连接 到目标节点，执行 IMPORTING 命令。这告诉目标节点：“我准备接收槽位 1000 的数据了，如果源节点发来数据，请收下”。

redis-cli -c -p 7001 CLUSTER SETSLOT 1000 IMPORTING <source_id>

2. 标记源节点（准备导出）

连接 到源节点，执行 MIGRATING 命令。这告诉源节点：“我准备把槽位 1000 移交出去，如果客户端访问该槽位且Key不存在，告诉它去目标节点找”。

redis-cli -c -p 7000 CLUSTER SETSLOT 1000 MIGRATING <target_id>

3. 获取槽位内的Key列表

连接 到源节点，查询 槽位 1000 中目前有多少个键。COUNT 参数指定一次返回的键数量（此处设为10）。

redis-cli -c -p 7000 CLUSTER GETKEYSINSLOT 1000 10

该命令会返回该槽位下的键名列表，例如 key1, user:1001 等。

4. 迁移键数据

对上一步获取到的每一个键，执行 MIGRATE 命令。这个命令会将键从源节点原子性地移动到目标节点。

redis-cli -c -p 7000 MIGRATE <target_ip> 6379 <key_name> 0 5000

• <target_ip>：目标节点的IP地址。
• 6379：目标节点端口。
• <key_name>：具体的键名。
• 0：表示不超时（或指定超时时间）。
• 5000：表示如果有多个相关键（如哈希结构的字段），也一并复制。

重复 步骤3和步骤4，直到 CLUSTER GETKEYSINSLOT 返回空列表，表示该槽位下的所有数据已搬空。

5. 确认槽位归属

当源节点槽位为空后，需要在集群任意节点上执行 SETSLOT 命令的 NODE 子命令。这步操作会将槽位 1000 的所有权正式指派给目标节点，并向集群广播这一变更。

redis-cli -c -p 7000 CLUSTER SETSLOT 1000 NODE <target_id>

五、 批量迁移的高效方法

手动逐个迁移槽位效率极低且容易出错。Redis官方提供了内置工具 redis-cli 的 --cluster reshard 功能，可以自动化完成上述所有步骤。

打开 终端，运行 下面的命令：

redis-cli --cluster reshard <your_cluster_ip>:7000

工具会进入交互模式，按照 提示操作：

1. 输入 要移动的槽位总数（例如 1000）。
2. 输入 接收这些槽位的目标节点ID。
3. 输入 源节点ID。如果想从所有其他节点各抽取一部分，输入 all。
4. 输入 yes 确认 执行计划。

工具会自动：

• 计算每个源节点需要迁出的槽位。
• 在后台执行 IMPORTING / MIGRATING 标记。
• 批量移动键数据。
• 更新集群配置并广播。

六、 迁移过程中的客户端行为

在槽位迁移期间，客户端可能会遇到两类重定向指令，理解它们的区别有助于排查问题：

• MOVED 重定向：表示槽位已经明确不属于当前节点，且已经完成了归属权变更。客户端必须更新本地缓存，后续请求直接发送给新节点。
• ASK 重定向：仅在迁移期间出现。表示“槽位还在我这里，但你要找的那个Key刚搬到隔壁了”。客户端需要在下一次请求前发送 ASKING 命令，然后尝试去目标节点读取。客户端不应更新本地槽位缓存，因为下一次请求可能还要找源节点。