1. Cluster 是什么
Cluster 是在多个服务器之间共享负载的技术，通常用于创建高可用性和可伸缩性的应用程序。将应用程序分散在多个服务器上，可以减轻单个服务器的压力，提高应用程序的性能和稳定性。Cluster 可以通过将多个服务器连接在一起，并将它们配置为协同工作来实现此目标。
2. Redis Cluster 的原理
Redis Cluster 是 Redis 自带的分布式方案。在 Redis Cluster 中，数据被分解为多个数据分片，这些分片被存储在多个节点上。每个节点存储一部分数据，当需要执行 Redis 命令时，Redis Cluster 将根据键的哈希值将请求路由到适当的节点。Redis Cluster 使用 Gossip 协议来在节点之间传播信息，通过这种方式，每个节点都了解其他节点在网络上的状态，从而可以自动重新分配数据并提供高可用性。
以下是 Redis Cluster 的工作原理：
2.1 数据分片
Redis Cluster 使用哈希槽来分割数据，每个哈希槽被映射到一个节点上，每个节点负责多个哈希槽。当一个键被添加到 Redis 中时，Redis 使用哈希函数来计算它的哈希值，并将其映射到一个哈希槽中。当需要访问此键时，Redis Cluster 将根据哈希值找到对应的哈希槽，并将请求路由到负责该哈希槽的节点。
2.2 节点间通信
Redis Cluster 中的节点使用 Gossip 协议通过消息传递通信。每个节点都会将一些信息（如自己的状态、其它节点的状态等）发散给其它节点。通过这种方式，每个节点都能感知到整个集群的状态，并知道失效节点、新加入节点等信息。
2.3 高可用
Redis Cluster 使用主从复制来提供高可用性。在 Redis Cluster 中，每个分片都有一个主节点和多个从节点。当主节点失效时，Redis Cluster 会自动选择一个从节点来成为新的主节点，并继续服务请求。此过程称为故障转移。
2.4 扩容
当系统需要扩容时，Redis Cluster 可以通过增加节点来实现。新增加的节点可以自动将一部分哈希槽的分片从其它节点获取过来。扩容操作通常不需要停止 Redis 集群中的服务，因为 Redis Cluster 会自动地重新分配数据，并提供高可用性。
3. Redis Cluster 的优缺点
3.1 优点
高可用性：Redis Cluster 可以通过主从复制和自动故障转移来提供高可用性，在主节点失效时自动选举一个从节点来继续服务。
水平扩展性：Redis Cluster 提供了分布式数据存储的功能，当需要扩容时可以通过增加节点来实现。它的分片功能允许数据存储在多个节点上，从而提高了查询效率。
3.2 缺点
局限性：Redis Cluster 的操作命令不是全部支持的，有些命令在 Redis Cluster 中是不支持的。这些命令包括任何需要跨节点进行操作的命令以及在单台 Redis 服务器上的事务和 Lua 脚本。
网络复杂性：Redis Cluster 使用 Gossip 协议进行节点之间的通信，这可能会增加网络的复杂性，从而增加了调试和运维的工作量。
4. 总结
Redis Cluster 提供了分布式的数据存储功能，并且它可以在多个节点之间自动地分配数据和服务请求，从而提供高可用性和可伸缩性。Redis Cluster同时也存在一些缺点，例如不支持所有 Redis 命令和 Gossip 协议带来的网络复杂性等。因此，应该通过正确的使用 Redis Cluster 来获得最佳性能和可靠性，同时在使用 Cluster 时应注意相关的限制。