Redis Sentinel 学习笔记
redis缓存在我们的日常编码中经常会使用到，几乎是不可或缺的一环。但如果线上的redis主服务器挂了怎么办，等待项目监控报警然让运维同学切换主备服务器来解决这个问题？当然可以，最好是把监控和主从服务器切换实现自动化，就能实现快速响应，也能减少人工的介入。redis实现了该功能，就是redis sentinel(哨兵)；
一、sentinel是什么
redis sentinel（哨兵）是一种redis的高可用解决方案，通过一个或者多个sentinel服务组成redis的sentinel集群，监控redis服务的状态。当被监视的redis主服务器出现问题导致下线的时候，sentinel服务则将有问题的主服务器进行降级成从服务器，将主服务器的从服务器升级为主服务器。通过这种方式，保证redis集群的高可用。
当redis集群里的master出现宕机的时候，sentinel系统会检测到当前的master服务器已经没有响应，需要进行故障转移处理，此时sentinel系统会选出一个sentinel服务器进行以下操作
- 从这个master底下的服务器下slave里挑选一台成为新的主服务器
- sentinel会发出指令，令这个master下的其他slave服务器成为新的master服务器的slave
- 监视已经下线的原master，当这个master服务器重新上线时，将其设置为新的master服务器的slave
redis sentinel服务器是一种运行在特殊模式下的redis服务器，它跟常见redis服务器的区别
- 是两者使用不同代码，因为功能不同，默认端口因为不一样
- sentinel启动时候不需要加载RDB文件或者AOF还原数据状态
- 两种服务器支持的命令集不同
二、sentinel的状态数据
在每一个sentinel服务启动完成之后，服务器会初始化一个sentinelState的数据结构，该结构保存了和sentinel功能有关的状态。该数据的结构如下图所示。
sentinelState主要存储了字段包含了 current_epoch表示当前纪元，用于故障转移。还存储了master字典，保存了这个sentinel监控的所有master服务器，这个字典中key是master服务器的名字，value是一个SentinelRedisInstance的数据结构，SentinelRedisInstance表示一个master服务器、slave服务器或者sentinel服务器。
在master服务器SentinelRedisInstance数据结构中，还保存两个字典字段，一个是salves，一个是sentinels。slaves保存着这个master对应的salves服务器。sentinels字典里存储着正在监听这个master的所有哨兵服务器。
三、sentinel数据同步
sentinel为了维持sentinelState中的数据，需要跟master和salve进行数据交互，sentinel之间也会进行数据的交换。
- sentinl启动时，会读取sentinel里的配置文件，获取需要监视的master服务器，为其创建一个SentinelRedisInstance数据结构，并且加入到sentinelState中。并且为该master服务器创建两个链接，分别是命令链接（用于发送命令和接收命令回复）和一个订阅链接(专门订阅_sentinel_:hello频道)
- sentinel会每10秒向监视的master服务器发送一次INFO命令，通过master的回复来获取相同的信息。返回信息包含master本身的信息(master本身的runId、服务器当前role )和该master的salves服务器信息(IP地址、端口、服务器状态、复制偏移量)，sentinel如果发现返回salve没有保存在sentinelState里master里的salves里，就会为这个salve创建一个实例，保存到salves数据结构中，并为其创建命令链接和订阅链接。
- 默认情况下，sentinel会每10秒向监视的salve服务器发送INFO命令，从salve服务器中获取信息，包含服务器的run_id(运行id)、role(角色)、master_host、master_port(隶属的master服务器的IP和端口)、master_link_status(主从服务器的链接状态)、slave_priority(从服务器的优先级)和salve_repl_offset(复制偏移量),sentinel通过该信息更新salves字段中的数据信息
- sentinel会向以每两秒一次的频率，通过命令链接向所有被监视的主服务器和从服务器的_sentinel_:hello频道发送命令，因为监听该服务器的sentinel同时订阅_sentinel_:hello频道，所以当一个sentinel发送消息的时候，所有的sentinel能同时收到这个信息。当sentinel收到这个信息根据IP端口判断该信息由自己发送则丢弃该消息。如果不是自己发送的，则根据消息里的参数更新sentinels字段，并与其他的sentinel建立链接。通过这种方式，让sentinel感知到监听该服务器的其他sentinel，并互相之间建立命令链接。
- 默认情况下，sentinel会以每秒一次的频率，向所有与他创建命令链接的实例（包括主服务器、从服务器、其他的sentinel）发送PING命令来判断是否是否在线。实例会返回+PONG、-LOADING、-MASTERDOWN三种回复中的一种。
四、故障转移
sentinel的故障转移分为几个步骤
1、主观下线：
sentinel配置文件中，down-after-millseconds选项指定了sentinel判断一个服务器进入主观下线的所需时间，当一个服务器超过down-after-millseconds时间之内，连续向sentinel返回无效回复或者不回复，那么sentinel会将该服务器判断为主观下线，并将数据结构中的flags属性中打开SRI_S_DOWN标识。
2、客观下线：
当一个sentinet判断一个服务器状态为主观下线后，会向监视该服务器的其他sentinel进行询问，是否其他的sentinel对该服务器的下线状态判断。当收到下线判断的数量超过了sentinel配置的quorum值，则sentinel将该服务器判断为客观下线。flags状态值改为SRI_O_DOWN
3、选举领头sentinel
当一个Master服务器被判断为客观下线之后，监视这个下线服务器的各个sentinel会进行协商，选举一个领头的sentinel进行故障转移工作。选举的方式是通过Raft算法来实现的，通过时间片分片，采用先到先得的方式获取选票，当获取的选票大于等于N/2+1时，该sentinel当选领头哨兵，对异常的Master服务器进行故障转移。
4、挑选新的master服务器
领头sentinel从salves服务器中，过滤已下线、断线状态、最近五秒没有回复INFO的回复的服务器、和已下线master断开连接超过down-after-millseconds * 10的从服务器，然后再挑选其中从服务器中配置优先级最高的服务器，如果优先级相同，则挑选复制偏移量最大的服务器，如果复制偏移量相同，则根据运行id排序，挑选id最小的从服务器作为新的master。
5、修改从服务器复制目标
设置完新的master服务器之后，领头sentinel会向其他的从服务器发送SLAVEOF命令，让其他的salve复制新的master，并将旧的master设置为新master的从服务器，等旧master服务器上线之后，就对其发送SALVEOF命令，让其复制新的Master。
当Master挂掉之后，客户端如何工作
客户端来连接集群时，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。客户端连接池建立新连接时，会去查询主库地址，然后跟内存中的主库地址进行比对，如果变更了，就断开所有连接，重新使用新地址建立新连接。如果是旧的主库挂掉了，那么所有正在使用的连接都会被关闭，然后在重连时就会用上新地址。当主从库进行切换时候，客户端如果对salve发送写命令，会返回ReadOnlyError异常，当客户端获捕获到这个异常，则会将所有旧连接关闭，在后续指令里建立新的连接。
