一、原生 Redis Cluster（官方方案）
架构原理
数据分片：16384 个 Slot（槽位）通过 CRC16 分片
高可用：主从切换（基于 Gossip 协议）
扩展性：支持动态增删节点（需 `redis-trib` 重分配 Slot）
优点
1. 去中心化：无单点故障，节点间直接通信
2. 原生支持：无需第三方组件，兼容 Redis 命令（需客户端支持 Cluster 协议）
3. 自动迁移：支持在线数据迁移（`RESHARD`）
4. 高可用性：故障转移时间 < 2 秒（主节点宕机时从节点升级）
缺点
1. 跨 Slot 操作限制：
不支持跨 Key 操作（如 `MGET key1 key2` 需确保在同一 Slot）
Lua 脚本需用 `{tag}` 保证所有 Key 在相同节点
2. 扩容缩容成本高：迁移 Slot 时可能阻塞集群（大 Key 迁移风险）
3. 运维复杂度：需管理多节点配置，客户端需实现重定向逻辑（MOVED/ASK）
4. 内存限制：单节点容量受物理内存限制（无透明分页）
二、代理分片方案（Proxy-Based）
代表产品
Codis（豌豆荚开源）
Twemproxy（Twitter 开源）
Redis Enterprise（商业版）
架构原理
客户端连接代理，代理转发请求到后端 Redis 实例
分片逻辑由代理实现（如 Codis 使用 ZooKeeper 管理 Slot）
优点
1. 透明分片：
客户端无需修改，兼容所有 Redis 命令
支持跨 Key 操作（代理合并多节点结果）
2. 运维友好：
动态扩缩容（Codis 支持在线迁移）
可视化 Dashboard（Codis-FE）
3. 多存储支持：Codis 可同时代理 Redis 和 SSD 存储
缺点
1. 性能损耗：
单点代理吞吐量约 10-15W QPS（需多实例部署）
增加 0.5-1ms 网络延迟
2. 代理单点故障：需部署 Keepalived + VIP 或集群化代理（如 Codis-Proxy 集群）
3. 功能限制：
Twemproxy 不支持事务/Lua 脚本
Pub/Sub 需绑定连接至同一节点
三、客户端分片方案（Client-Sharding）
实现方式
Jedis：`ShardedJedis` 类
Lettuce：支持自定义分片逻辑
业务层分片：应用代码按规则路由（如 `userId % 1024`）
优点
1. 零组件依赖：无代理或中心节点
2. 极致性能：直连 Redis 节点，延迟最低
3. 灵活可控：业务可定制分片策略（如热点数据特殊处理）
缺点
1. 强耦合：
分片逻辑需嵌入业务代码，升级困难
客户端需支持所有语言（Java/Python/Go 等）
2. 扩容复杂：
增删节点需手动迁移数据，或停机维护
一致性 Hash 仍可能导致数据倾斜
3. 高可用缺失：需自行实现故障转移（如 Sentinel 集成）
四、方案对比与选型建议
维度 | Redis Cluster | 代理分片（Codis） | 客户端分片 |
部署复杂度 | 中（需 Cluster 管理） | 高（需 Proxy+ZK） | 低（仅客户端） |
跨节点操作 | 不支持 | 支持 | 不支持 |
扩容便利性 | 中（需迁移 Slot） | 在线迁移 | 停机迁移 |
性能 | 20W+ QPS/节点 | 10-15W QPS/代理 | 20W+ QPS/节点 |
高可用 | 自动故障转移 | 需代理 HA | 需额外方案 |
运维工具 | `redis-cli --cluster` | Codis-Dashboard | 无 |
适用场景 | 中型集群（<100节点） | 大型集群（>100节点） | 小型固定规模集群 |
五、生产环境实践建议
1. Redis Cluster 优化：
禁用 `KEYS *`，用 `SCAN` 替代
控制单个 Key 大小 < 10KB（避免迁移阻塞）
使用 Pipeline 减少 MOVED 重定向
2. Codis 调优：
部署多组 Proxy 并配置 LVS 负载均衡
启用 `slave-health-check` 自动隔离故障从节点
3. 客户端分片升级路径：
阶段一：客户端分片 + Sentinel（高可用）
阶段二：逐步迁移至 Redis Cluster（利用 `MIGRATE` 命令）
六、特殊场景方案
1. 超大规模集群（>1PB）：
Redis on SSD：阿里云 Tair/腾讯云 Tendis
冷热分离：热数据存 Redis，冷数据存 TiKV
2. 多活容灾：
Redis CRDT：Redis Enterprise 支持多数据中心同步
自研双写：通过 Binlog 同步（延迟约 1-2 秒）
总结：
优先 Redis Cluster：适合 80% 场景，平衡复杂度与功能
选 Codis：需跨节点操作或超大规模集群
慎用客户端分片：仅遗留系统或特殊定制需求使用