Redis之哨兵模式

前言

Redis 的 主从复制 模式下，一旦 主节点 由于故障不能提供服务，需要手动将 从节点 晋升为 主节点，同时还要通知 客户端 更新 主节点地址，这种故障处理方式从一定程度上是无法接受的。Redis 2.8 以后提供了 Redis Sentinel 哨兵机制 来解决这个问题。

正文

1. Redis Sentinel的基本概念

Redis Sentinel 是 Redis 高可用 的实现方案。Sentinel 是一个管理多个 Redis 实例的工具，它可以实现对 Redis 的 监控、通知、自动故障转移。下面先对 Redis Sentinel 的 基本概念 进行简单的介绍。

基本名词说明：

基本名词	逻辑结构	物理结构
Redis数据节点	主节点和从节点	主节点和从节点的进程
主节点(master)	Redis主数据库	一个独立的Redis进程
从节点(slave)	Redis从数据库	一个独立的Redis进程
Sentinel节点	监控Redis数据节点	一个独立的Sentinel进程
Sentinel节点集合	若干Sentinel节点的抽象组合	若干Sentinel节点进程
Redis Sentinel	Redis高可用实现方案	Sentinel节点集合和Redis数据节点进程
应用客户端	泛指一个或多个客户端	一个或者多个客户端进程或者线程

如图所示，Redis 的 主从复制模式 和 Sentinel 高可用架构 的示意图：

 

 

 

2. Redis主从复制的问题

Redis 主从复制 可将 主节点 数据同步给 从节点，从节点此时有两个作用：

1. 一旦 主节点宕机，从节点 作为 主节点 的 备份 可以随时顶上来扩展 主节点 的 读能力，分担主节点读压力。

2. 主从复制 同时存在以下几个问题：

   1. 一旦 主节点宕机，从节点 晋升成 主节点，同时需要修改 应用方 的 主节点地址，还需要命令所有 从节点 去 复制 新的主节点，整个过程需要 人工干预。

   2. 主节点 的 写能力 受到 单机的限制。

   3. 主节点 的 存储能力 受到 单机的限制。

   4. 原生复制 的弊端在早期的版本中也会比较突出，比如：Redis 复制中断 后，从节点 会发起 psync。此时如果 同步不成功，则会进行 全量同步，主库 执行 全量备份 的同时，可能会造成毫秒或秒级的 卡顿。

   3. Redis Sentinel深入探究3.1. Redis Sentinel的架构

   1. 

      3.2. Redis Sentinel的主要功能

      Sentinel 的主要功能包括 主节点存活检测、主从运行情况检测、自动故障转移 （failover）、主从切换。Redis 的 Sentinel 最小配置是 一主一从。

      Redis 的 Sentinel 系统可以用来管理多个 Redis 服务器，该系统可以执行以下四个任务：

      • 监控

      Sentinel 会不断的检查 主服务器 和 从服务器 是否正常运行。

      • 通知

      当被监控的某个 Redis 服务器出现问题，Sentinel 通过 API 脚本 向 管理员 或者其他的 应用程序 发送通知。

      • 自动故障转移

      当 主节点 不能正常工作时，Sentinel 会开始一次 自动的 故障转移操作，它会将与 失效主节点 是 主从关系 的其中一个 从节点 升级为新的 主节点，并且将其他的 从节点 指向 新的主节点。

      • 配置提供者

      在 Redis Sentinel 模式下，客户端应用 在初始化时连接的是 Sentinel 节点集合，从中获取 主节点 的信息。

      3.3. 主观下线和客观下线

      默认情况下，每个 Sentinel 节点会以 每秒一次 的频率对 Redis 节点和 其它 的 Sentinel 节点发送 PING 命令，并通过节点的 回复 来判断节点是否在线。

      • 主观下线

      主观下线 适用于所有 主节点 和 从节点。如果在 down-after-milliseconds 毫秒内，Sentinel 没有收到 目标节点 的有效回复，则会判定 该节点 为 主观下线。

      • 客观下线

      客观下线 只适用于 主节点。如果 主节点 出现故障，Sentinel 节点会通过 sentinel is-master-down-by-addr 命令，向其它 Sentinel 节点询问对该节点的 状态判断。如果超过 <quorum> 个数的节点判定 主节点 不可达，则该 Sentinel 节点会判断 主节点 为 客观下线。

      3.4. Sentinel的通信命令

      Sentinel 节点连接一个 Redis 实例的时候，会创建 cmd 和 pub/sub 两个 连接。Sentinel 通过 cmd 连接给 Redis 发送命令，通过 pub/sub 连接到 Redis 实例上的其他 Sentinel 实例。

      Sentinel 与 Redis 主节点 和 从节点 交互的命令，主要包括：

      命令	作 用
      PING	Sentinel 向 Redis 节点发送 PING 命令，检查节点的状态
      INFO	Sentinel 向 Redis 节点发送 INFO 命令，获取它的 从节点信息
      PUBLISH	Sentinel 向其监控的 Redis 节点 __sentinel__:hello 这个 channel 发布 自己的信息 及 主节点 相关的配置
      SUBSCRIBE	Sentinel 通过订阅 Redis 主节点 和 从节点 的 __sentinel__:hello 这个 channnel，获取正在监控相同服务的其他 Sentinel 节点

      Sentinel 与 Sentinel 交互的命令，主要包括：

      命令	作 用
      PING	Sentinel 向其他 Sentinel 节点发送 PING 命令，检查节点的状态
      SENTINEL:is-master-down-by-addr	和其他 Sentinel 协商 主节点 的状态，如果 主节点 处于 SDOWN 状态，则投票自动选出新的 主节点

      3.5. Redis Sentinel的工作原理

      每个 Sentinel 节点都需要 定期执行 以下任务：

      • 每个 Sentinel 以 每秒钟 一次的频率，向它所知的 主服务器、从服务器 以及其他 Sentinel 实例 发送一个 PING 命令。
   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所指定的值，那么这个实例会被 Sentinel标记为 主观下线。    
    

如果一个 主服务器 被标记为 主观下线，那么正在 监视 这个 主服务器 的所有 Sentinel节点，要以 每秒一次 的频率确认 主服务器 的确进入了 主观下线 状态。

 

 

 

如果一个 主服务器 被标记为 主观下线，并且有 足够数量 的 Sentinel（至少要达到 配置文件 指定的数量）在指定的 时间范围 内同意这一判断，那么这个 主服务器 被标记为 客观下线。

 

 

在一般情况下， 每个 Sentinel 会以每 10 秒一次的频率，向它已知的所有 主服务器 和 从服务器 发送 INFO 命令。当一个 主服务器 被 Sentinel 标记为 客观下线 时，Sentinel 向 下线主服务器 的所有 从服务器 发送 INFO 命令的频率，会从 10 秒一次改为 每秒一次。

 

 

 

 Sentinel 和其他 Sentinel 协商 主节点 的状态，如果 主节点 处于 SDOWN 状态，则投票自动选出新的 主节点。将剩余的 从节点 指向 新的主节点 进行 数据复制。

自动选举三个层级：

第一轮：比较从库的优先级

你可以手动设置从库的优先级，通过 slave-priority 进行设置，数字越小，级别越高。如果这个层次，有优先级级别最高的出现，那么就选此从库做为Master，选举就结束了，如果优先级相同，那么进入下一轮打分。

第二轮：与主库的同步进度越接近

肯定是从库的数据越新，那么选择它作为新的Master，才最有意义了。那怎么才能知道哪个从库才是最新的呢？

我们之前上一篇redis主从原理，从库会记录自己同步主库的进度，这个参数为slave_repl_offset , 是累加的，也就是这个值越大，那么它们谁同步的数据就是最新的，得分就是最高的，选举就结束了，如果复制进度相同，那么还需要进入下一轮，比较ID。

第三轮：ID号越小，得分越高

比较自己的ID【redis在启动的时候，会给自己分配一个ID】，ID越小，自己得分就越高。

最多经历三轮打分，主库就会被重新选出，那么哨兵就会通知其他从库执行replicaof 指向新的主库，进行主从切换。

 

 

当没有足够数量的 Sentinel 同意 主服务器 下线时， 主服务器 的 客观下线状态 就会被移除。当 主服务器 重新向 Sentinel 的 PING 命令返回 有效回复 时，主服务器 的 主观下线状态 就会被移除。

 

 

注意：一个有效的 PING 回复可以是：+PONG、-LOADING 或者 -MASTERDOWN。如果 服务器 返回除以上三种回复之外的其他回复，又或者在 指定时间 内没有回复 PING 命令， 
那么 Sentinel 认为服务器返回的回复 无效（non-valid）。

 

 

4. Redis Sentinel局限性

1. 需要另外部署一套哨兵集群，部署麻烦、原理复杂、浪费资源，从节点作为备份节点不提供服务。
2. 不支持读写分离，实现起来相对复杂。
3. 只支持对主节点的故障转移，不支持对从节点的故障转移。
4. 所有主节点和从节点都包含了 Redis 全量的数据，数据冗余，导致数据存储的数据量有限。

 

 

腾讯三面：哨兵挂了，Redis还能正常工作吗？ https://www.163.com/dy/article/GO9O52GM0552OQCF.html

 

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