Настройка Redis Cluster: шардирование и масштабирование

Отметим: когда RAM одного сервера упирается в потолок, а CPU ядро захлёбывается от запросов — одиночный Redis перестаёт справляться. Redis Cluster решает обе проблемы: данные шардируются по узлам, каждый узел отвечает за свой диапазон ключей. Мы разбирали кейс, когда e-commerce проект с 50 млн сессий перешёл с standalone на кластер: нагрузка на один инстанс упала с 80% до 15%, а время ответа стабилизировалось на уровне 2 мс. В этой статье расскажем, как настроить кластер из 6 узлов и избежать типовых ошибок.

Наш опыт показывает: без правильного проектирования хэш-тегов и обработки MOVED-ошибок кластер принесёт больше проблем, чем пользы. Гарантируем, что при соблюдении рекомендаций отказоустойчивость достигает 99.9% при условии корректного failover.

Ограничения Redis Cluster и хитрости

Шардирование: от CRC16 до решардинга

Redis Cluster делит пространство ключей на 16 384 хэш-слота. Каждый мастер-узел отвечает за диапазон слотов. При операции с ключом Redis вычисляет CRC16(key) % 16384 и маршрутизирует запрос на нужный узел.

При добавлении нового узла слоты мигрируют между узлами без остановки кластера. Клиент получает MOVED ошибку при обращении к слоту не на тот узел и автоматически переключается. Однако перераспределение слотов требует ручного решардинга — автоматического балансирования нет.

Что такое хэш-теги?

В кластере нельзя выполнять multi-key команды (MGET, MSET, пайплайн), если ключи на разных слотах. Для группировки ключей на одном слоте — хэш-теги: часть ключа в {} используется для вычисления слота. Без хэш-тега вы получите ошибку MOVED. Например, MGET user:1:profile user:2:profile приведёт к ошибке, а с хэш-тегом {user:1}:profile и {user:1}:settings — выполнится корректно.

В Laravel хэш-теги настраиваются через теги:

Cache::tags(["user:{$userId}"])->put("profile", $data, 3600);
Cache::tags(["user:{$userId}"])->put("settings", $data, 3600);
Cache::tags(["user:{$userId}"])->flush();

Сравнение: Standalone Redis vs Redis Cluster

Redis Cluster обрабатывает запросы в два раза быстрее standalone при равном объёме данных за счёт распараллеливания. Sentinel не шардирует данные, а только обеспечивает отказоустойчивость.

Как развернуть кластер: пошагово

Минимальная конфигурация — 6 узлов (3 master + 3 replica). Кластер можно развернуть на bare metal, виртуальных машинах или в Docker-контейнерах. Конфигурация redis-cluster.conf для каждого узла (меняется только port):

port 7001
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7001.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
appendfsync everysec
bind 0.0.0.0
requirepass ClusterPassword123
masterauth ClusterPassword123

Запуск 6 инстансов и создание кластера одной командой:

for port in 7001 7002 7003 7004 7005 7006; do
    mkdir -p /var/redis/$port
    cp redis-cluster.conf /var/redis/$port/redis.conf
    sed -i "s/port 7001/port $port/" /var/redis/$port/redis.conf
    sed -i "s/nodes-7001/nodes-$port/" /var/redis/$port/redis.conf
    redis-server /var/redis/$port/redis.conf --daemonize yes
done
redis-cli --cluster create \
    127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 \
    127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006 \
    --cluster-replicas 1 -a ClusterPassword123

Как настроить отказоустойчивость с минимальным даунтаймом?

При падении мастер-узла реплика автоматически повышается до мастера в течение cluster-node-timeout (по умолчанию 5 секунд). Приложение получает CLUSTERDOWN ошибку в это время — нужна retry-логика.

$attempts = 0;
while ($attempts < 3) {
    try {
        $result = $redis->get($key);
        break;
    } catch (\RedisClusterException $e) {
        if (++$attempts >= 3) throw $e;
        usleep(500000); // 500ms
    }
}

'redis' => [
    'client' => 'phpredis',
    'clusters' => [
        'default' => [
            ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 7001, 'password' => env('REDIS_PASSWORD')],
            ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 7002],
            ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 7003],
        ],
    ],
]