1. Redis Cluster简介
Redis作为一个内存存储系统，通常被用来缓存数据或者用作数据库的持久化。然而，当数据规模变大时，单机的Redis可能面临着内存不足、性能瓶颈等问题，此时需要我们使用Redis Cluster来横向扩展Redis集群。
2. Redis Cluster架构
2.1 集群模式
Redis Cluster使用了无中心节点的P2P模式，集群中所有Redis节点彼此通信，并通过互相交换信息来完成分布式协调工作，如故障检测、故障转移等。
2.2 角色分类
Redis Cluster中有三种节点角色，分别是master、slave和sentinel。
master: 在集群中负责读写操作，并对数据进行分片。
slave: 从属于master节点，复制其数据，并在master节点失效时，提升为master节点。
sentinel: 监听所有节点的状态，并在节点失效时，自动进行故障转移。
2.3 数据分片
Redis Cluster使用哈希槽（hash slot）来对数据进行分片。每个Redis Cluster节点都可以处理一部分哈希槽，当一个key需要被存储到集群中时，Redis先对key的hash值进行计算，然后把它对应到相应的哈希槽上。
哈希槽的数量为16384个，每个节点默认处理的哈希槽数量是平均值。当Redis Cluster中有新的节点加入或已有节点下线时，哈希槽也会相应地进行重新分配。
3. 集群工作原理
3.1 数据读取
当客户端需要对一个key进行读取操作时，先对该key的hash值进行计算，然后路由到相应的节点上。如果该节点是该key所属的master节点，直接从该节点读取该key。如果该节点是一个slave节点，那么会从它所属的master节点中读取该key。
如果该节点下线，那么会根据被下线节点负责的哈希槽，将其重新映射到其他节点后再读取。
3.2 数据写入
当客户端需要对一个key进行写入操作时，同样要对该key的hash值进行计算，然后路由到相应的节点上。如果该节点是该key所属的master节点，那么直接进行写入。如果该节点是一个slave节点，那么它不能进行写入操作，因此需要先向它所属的master节点发送写入命令，等待master节点回复写入成功后，客户端才会收到写入成功的响应。
4. Redis Cluster的优势和缺陷
4.1 优势
Redis Cluster的优势在于它的可伸缩性和高可用性。
可伸缩性：Redis Cluster可以对数据进行分片，实现横向扩展，从而提高系统的性能和容量。
高可用性：Redis Cluster通过sentinel节点实现自动故障转移，从而保证了系统的高可用性。
4.2 缺陷
Redis Cluster的缺陷在于它的复杂性和较高的维护成本。
复杂性：Redis Cluster的实现比较复杂，需要考虑的因素很多，包括数据分片、节点故障转移、节点间通信等。
维护成本：Redis Cluster需要部署多个节点，并且需要对节点进行监控和维护，从而增加了系统的维护成本。
5. Redis Cluster的使用方法
5.1 安装Redis Cluster
sudo apt-get install redis
安装完redis后，需要使用redis-trib.rb命令来创建Redis Cluster。
5.2 创建Redis Cluster
redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 \
127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005
该命令会创建一个3个master节点和3个slave节点的Redis Cluster，并且每个master节点都会有一个对应的slave节点。
5.3 连接Redis Cluster
连接Redis Cluster需要使用Redis客户端，在连接时需要指定集群中任意一个节点的IP和端口号。
redis-cli -c -h 127.0.0.1 -p 7000
使用-c参数开启集群模式，这使得Redis客户端可以自动根据key的hash值，将请求发送到正确的节点上。
6. 总结
Redis Cluster是一个高可用的分布式系统，能够对数据进行分片，实现横向扩展，提高性能和容量。但是，Redis Cluster的实现比较复杂，需要考虑的因素较多，维护成本相对较高。