Redis的主从复制与Redis Sentinel哨兵机制

1    Redis的主从复制

1.1   什么是主从复制                                         

       持久化保证了即使redis服务重启也不会丢失数据，因为redis服务重启后会将硬盘上持久化的数据恢复到内存中，但是当redis服务器的硬盘损坏了可能会导致数据丢失，不过通过redis的主从复制机制就可以避免这种单点故障，如下图:

说明：

n  主redis中的数据有两个副本（replication）即从redis1和从redis2，即使一台redis服务器宕机其它两台redis服务也可以继续提供服务。

n  主redis中的数据和从redis上的数据保持实时同步，当主redis写入数据时通过主从复制机制会复制到两个从redis服务上。

n  只有一个主redis，可以有多个从redis。

n  主从复制不会阻塞master，在同步数据时，master 可以继续处理client 请求

 

n  一个redis可以即是主又是从，如下图:

 

1.1   主从配置

1.1.1主redis配置

无需特殊配置。

1.1.2从redis配置

Ø  修改从服务器上的redis.conf文件

# slaveof <masterip> <masterport>

slaveof 192.168.101.3 6379

 

上边的配置说明当前【从服务器】对应的【主服务器】的IP是192.168.101.3，端口是6379。

 

1.2   实现原理

* Redis的主从同步，分为全量同步和增量同步。

* 只有从机第一次连接上主机是全量同步

* 断线重连有可能触发全量同步也有可能是增量同步（master判断runid是否一致）

* 除此之外的情况都是增量同步

1.2.1全量同步

Redis的全量同步过程主要分三个阶段：

l  同步快照阶段：Master创建并发送快照给Slave,Slave载入并解析快照。Master同时将此阶段所产生的新的写命令存储到缓冲区。

l  同步写缓冲阶段：Master向Slave同步存储在缓冲区的写操作命令。

l  同步增量阶段：Master向Slave同步写操作命令。

 

1.2.2增量同步

* Redis增量同步主要指Slave完成初始化后开始正常工作时，Master发生的写操作同步到Slave的过程。

* 通常情况下，Master每执行一个写命令就会向Slave发送相同的写命令，然后Slave接收并执行。

 

2    Redis Sentinel哨兵机制

Redis主从复制的缺点：没有办法对master进行动态选举，需要使用Sentinel机制完成动态选举

2.1   简介

* Sentinel(哨兵)进程是用于监控redis集群中Master主服务器工作的状态

* 在Master主服务器发生故障的时候，可以实现Master和Slave服务器的切换，保证系统的高可用（HA）

* 其已经被集成在redis2.6+的版本中，Redis的哨兵模式到了2.8版本之后就稳定了下来。

2.2   哨兵进程的作用

1.     监控(Monitoring):哨兵(sentinel) 会不断地检查你的Master和Slave是否运作正常。

2.     提醒(Notification)： 当被监控的某个Redis节点出现问题时, 哨兵(sentinel) 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。

3.     自动故障迁移(Automatic failover)：当一个Master不能正常工作时，哨兵(sentinel) 会开始一次自动故障迁移操作。

* 它会将失效Master的其中一个Slave升级为新的Master, 并让失效Master的其他Slave改为复制新的Master；

* 当客户端试图连接失效的Master时，集群也会向客户端返回新Master的地址，使得集群可以使用现在的Master替换失效Master。

* Master和Slave服务器切换后，Master的redis.conf、Slave的redis.conf和sentinel.conf的配置文件的内容都会发生相应的改变，即，Master主服务器的redis.conf配置文件中会多一行slaveof的配置，sentinel.conf的监控目标会随之调换。

2.3   哨兵进程的工作方式

1.     每个Sentinel（哨兵）进程以每秒钟一次的频率向整个集群中的Master主服务器，Slave从服务器以及其他Sentinel（哨兵）进程发送一个 PING 命令。

2.     如果一个实例（instance）距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值， 则这个实例会被 Sentinel（哨兵）进程标记为主观下线（SDOWN）。

3.     如果一个Master主服务器被标记为主观下线（SDOWN），则正在监视这个Master主服务器的所有 Sentinel（哨兵）进程要以每秒一次的频率确认Master主服务器的确进入了主观下线状态。

4.     当有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程（大于等于配置文件指定的值）在指定的时间范围内确认Master主服务器进入了主观下线状态（SDOWN）， 则Master主服务器会被标记为客观下线（ODOWN）。

5.     在一般情况下， 每个 Sentinel（哨兵）进程会以每 10 秒一次的频率向集群中的所有Master主服务器、Slave从服务器发送 INFO 命令。

6.     当Master主服务器被 Sentinel（哨兵）进程标记为客观下线（ODOWN）时，Sentinel（哨兵）进程向下线的 Master主服务器的所有 Slave从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。

7.     若没有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程同意 Master主服务器下线， Master主服务器的客观下线状态就会被移除。若 Master主服务器重新向 Sentinel（哨兵）进程发送 PING 命令返回有效回复，Master主服务器的主观下线状态就会被移除。

 

 

 

2.4   案例演示

l  修改从机的sentinel.conf

#sentinel monitor <master-name><master ip><master port><quorum>

sentinel monitor mymaster 192.168.10.133 6379 1

其他配置项说明

 

# Example sentinel.conf

 

# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379

port 26379

 

# 哨兵sentinel的工作目录

dir /tmp

 

# 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port

# master-name  可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。

# quorum 当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联 那么这时 客观上认为主节点失联了

# sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>

  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2

 

# 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码

# 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码

# sentinel auth-pass <master-name> <password>

sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd

 

 

# 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒

# sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>

sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000

 

# 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步，

这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，

但是如果这个数字越大，就意味着越 多的slave因为replication而不可用。

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 parallel-syncs <master-name> <numslaves>

sentinel parallel-syncs mymaster 1

 

 

 

# 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面：

#1. 同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。

#2. 当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。

#3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。 

#4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了

# 默认三分钟

# sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>

sentinel failover-timeout mymaster 180000

 

# SCRIPTS EXECUTION

 

#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。

#对于脚本的运行结果有以下规则：

#若脚本执行后返回1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为10

#若脚本执行后返回2，或者比2更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。

#如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为1时的行为相同。

#一个脚本的最大执行时间为60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个SIGKILL信号终止，之后重新执行。

 

#通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时（比如说redis实例的主观失效和客观失效等等），将会去调用这个脚本，

这时这个脚本应该通过邮件，SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时，将传给脚本两个参数，

一个是事件的类型，

一个是事件的描述。

如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则sentinel无法正常启动成功。

#通知脚本

# sentinel notification-script <master-name> <script-path>

  sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh

 

# 客户端重新配置主节点参数脚本

# 当一个master由于failover而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。

# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:

# <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>

# 目前<state>总是“failover”,

# <role>是“leader”或者“observer”中的一个。

# 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的

# 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。

# sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>

 sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

 

 

 

l  通过redis-sentinel启动哨兵服务

./redis-sentinel sentinel.conf

 

说明：

n  主redis中的数据有两个副本（replication）即从redis1和从redis2，即使一台redis服务器宕机其它两台redis服务也可以继续提供服务。

n  主redis中的数据和从redis上的数据保持实时同步，当主redis写入数据时通过主从复制机制会复制到两个从redis服务上。

n  只有一个主redis，可以有多个从redis。

n  主从复制不会阻塞master，在同步数据时，master 可以继续处理client 请求

n  一个redis可以即是主又是从，如下图：