Redis-Sentinel

1 主从复制高可用

在 Redis 主从复制模式中，因为系统不具备自动恢复的功能，所以当主服务器（master）宕机后，需要手动把一台从服务器（slave）切换为主服务器。在这个过程中，不仅需要人为干预，而且还会造成一段时间内服务器处于不可用状态，同时数据安全性也得不到保障，因此主从模式的可用性较低，不适用于线上生产环境。

Redis 官方推荐一种高可用方案，也就是 Redis Sentinel 哨兵模式，它弥补了主从模式的不足。Sentinel 通过监控的方式获取主机的工作状态是否正常，当主机发生故障时， Sentinel 会自动进行 Failover（即故障转移），并将其监控的从机提升主服务器（master），从而保证了系统的高度可用性。

#主从复制存在的问题：
#1 主从复制，主节点发生故障，需要做故障转移，可以手动转移：让其中一个slave变成master
#2 主从复制，只能主写数据，所以写能力和存储能力有限

 

2 哨兵模式原理

哨兵模式是一种特殊的模式，Redis 为其提供了专属的哨兵命令，它是一个独立的进程，能够独立运行。可以做故障判断，故障转移，通知客户端，客户端直接连接sentinel的地址。下面使用 Sentinel 搭建 Redis 集群，基本结构图如下图所示：

在上图过程中，哨兵主要有两个重要作用：

• 第一：哨兵节点会以每秒一次的频率对每个 Redis 节点发送PING命令，并通过 Redis 节点的回复来判断其运行状态。
• 第二：当哨兵监测到主服务器发生故障时，会自动在从节点中选择一台将机器，并其提升为主服务器，然后使用 PubSub 发布订阅模式，通知其他的从节点，修改配置文件，跟随新的主服务器。

在实际生产情况中，Redis Sentinel 是集群的高可用的保障，为避免 Sentinel 发生意外，它一般是由 3～5 个节点组成，这样就算挂了个别节点，该集群仍然可以正常运转。其结构图如下所示：

上图所示，多个哨兵之间也存在互相监控，这就形成了多哨兵模式，现在对该模式的工作过程进行讲解，介绍如下：

1) 主观下线

主观下线，适用于主服务器和从服务器。如果在规定的时间内(配置参数：down-after-milliseconds)，Sentinel 节点没有收到目标服务器的有效回复，则判定该服务器为“主观下线”。比如 Sentinel1 向主服务发送了PING命令，在规定时间内没收到主服务器PONG回复，则 Sentinel1 判定主服务器为“主观下线”。

2) 客观下线

客观下线，只适用于主服务器。 Sentinel1 发现主服务器出现了故障，它会通过相应的命令，询问其它 Sentinel 节点对主服务器的状态判断。如果超过半数以上的  Sentinel 节点认为主服务器 down 掉，则 Sentinel1 节点判定主服务为“客观下线”。

3) 投票选举

投票选举，所有 Sentinel 节点会通过投票机制，按照谁发现谁去处理的原则，选举 Sentinel1 为领头节点去做 Failover（故障转移）操作。Sentinel1 节点则按照一定的规则在所有从节点（slave）中选择一个最优的作为主服务器，然后通过发布订功能通知其余的从节点（slave）更改配置文件，跟随新上任的主服务器（master）。至此就完成了主从切换的操作。

对上对述过程做简单总结：

Sentinel 负责监控主从节点的“健康”状态。当主节点挂掉时，自动选择一个最优的从节点切换为主节点。客户端来连接 Redis 集群时，会首先连接 Sentinel，通过 Sentinel 来查询主节点的地址，然后再去连接主节点进行数据交互。当主节点发生故障时，客户端会重新向 Sentinel 要地址，Sentinel 会将最新的主节点地址告诉客户端，因此应用程序无需重启即可自动完成主从节点切换。最后，等待之前的主节点（master）复活，它不再是主节点，而成为新主主节点（master）的从节点（slave）。

 

3 sentinel.conf配置项

sentinel配置文件说明

配置项	参数类型	说明
dir	文件目录	哨兵进程服务的文件存放目录，默认为 /tmp。
port	端口号	启动哨兵的进程端口号，默认为 26379。
sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>	<服务名称><主服务ip><端口><sentinel判定数量>	让 sentinel 去监控一个地址为 ip:port 的主服务器，这里的 master-name 可以自定义；<quorum> 是一个数字，表示当有多少个 sentinel 认为主服务器宕机时，它才算真正的宕机掉，通常数量为半数或半数以上才会认为主机已经宕机，<quorum> 根据 sentinel 数量的一半+1 进行设置。
sentinel down-after-milliseconds	<服务名称><毫秒数(整数)>	在指定的毫秒数内，若主节点没有应答哨兵的 PING 命令，此时哨兵认为服务器主观下线，默认时间为 30 秒。
sentinel parallel-syncs	<服务名称><服务器数(整数)>	指定在发生failover主备切换时，最多可以有多少个 slave 服务同步新的主机，这个数字越小同步时间越长，而越大，则对网络资源要求就越高。可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
sentinel failover-timeout	<服务名称><毫秒数(整数)>	指定故障转移允许的毫秒数，若超过这个时间，就认为故障转移执行失败，默认为 3 分钟。
sentinel notification-script	<服务名称><脚本路径>	脚本通知，配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
sentinel auth-pass <master-name> <password>	<服务器名称><密码>	若主服务器设置了密码，则哨兵必须也配置密码，否则哨兵无法对主从服务器进行监控。该密码与主服务器密码相同。

 

4 哨兵模式应用

1) 搭建主从模式

接下来，在本地环境使用主从模式搭建一个拥有三台服务器的 Redis 集群，命令如下所示：

#搭一个一主两从，创建三个配置文件：
#第一个是主配置文件
daemonize yes
pidfile /var/run/redis.pid
port 6379
dir "/opt/soft/redis/data"
logfile “6379.log”
protected-mode no
requirepass "123456"

#第二个是从配置文件
daemonize yes
pidfile /var/run/redis2.pid
port 6380
dir "/opt/soft/redis/data2"
logfile “6380.log”
protected-mode no
requirepass "123456"
slaveof 127.0.0.1 6379
slave-read-only yes

#第三个是从配置文件
daemonize yes
pidfile /var/run/redis3.pid
port 6381
dir "/opt/soft/redis/data3"
logfile “6381.log”
protected-mode no
requirepass "123456"
slaveof 127.0.0.1 6379
slave-read-only yes


#把三个redis服务都启动起来
redis-server redis_6379.conf
redis-server redis_6380.conf
redis-server redis_6381.conf

2) 配置sentinel哨兵

首先新建 sentinel.conf 文件，并对其进行配置，如下所示：

# 把哨兵也当成一个redis服务器
创建三个配置文件分别叫sentinel_26379.conf  sentinel_26380.conf  sentinel_26381.conf

# 当前路径下创建 data26379 data26380 data26381 个文件夹
# 内容如下(需要修改端口，文件地址，日志文件名字)
port 26379
daemonize yes
dir ./data26378
protected-mode no
bind 0.0.0.0
logfile "redis_sentine26379.log"
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
sentinel parallel-syncs mymaster 1
sentinel failover-timeout mymaster 180000
sentinel auth-pass mymaster 123456

#以配置文件启动三个哨兵
redis-sentinel sentinel_26379.conf
redis-sentinel sentinel_26380.conf
redis-sentinel sentinel_26381.conf

3) 停止主服务器服务

模拟主服务意外宕机的情况，首先直接将主服务器的 Redis 服务终止，然后查看从服务器是否被提升为了主服务器。

# 登陆哨兵
redis-cli -p 26379
# 输入 info
# 查看哨兵的配置文件被修改了，自动生成的

# 主动停掉主redis 6379，哨兵会自动选择一个从库作为主库
redis-cli -p 6379
127.0.0.1:6379> shutdown
not connected>

# 等待原来的主库启动，该主库会变成从库

 

5 客户端连接

如果使用了sentinel模式，我们项目程序在使用redis服务时，不能固定连接6379端口，实际生产环境中，发生failover主备切换时，程序就无法连接redis服务。程序客户端应采用如下方式，使用redis服务：

import redis
from redis.sentinel import Sentinel

# 连接哨兵服务器(主机名也可以用域名)
# 10.0.0.200:26379
sentinel = Sentinel([('10.0.0.200', 26379),('10.0.0.200', 26380),('10.0.0.200', 26381)],socket_timeout=5)
print(sentinel)

# 获取主服务器地址
master = sentinel.discover_master('mymaster')
print(master)

# 获取从服务器地址
slave = sentinel.discover_slaves('mymaster')
print(slave)


##### 读写分离
# 获取主服务器进行写入
# master = sentinel.master_for('mymaster', socket_timeout=0.5)
# w_ret = master.set('foo', 'bar')

# slave = sentinel.slave_for('mymaster', socket_timeout=0.5)
# r_ret = slave.get('foo')
# print(r_ret)