Redis【Sentinel 哨兵机制】
一、简介
二、作用
哨兵是Redis集群架构中一个非常重要的组件，主要功能如下：
- 集群监控。即时刻监控着redis的master和slave进程是否是在正常工作。
- 消息通知。就是说当它发现有redis实例有故障的话，就会发送消息给管理员。
- 自动故障转移。如果redis master 节点宕机了的话，它就会将请求转到slave 节点上，slave升为master。
- 充当配置中心。如果发生了故障转移，它会通知将master的新地址写在配置中心告诉客户端。
三、如何监控Redis
1、当发生故障转移的时候，只有大部分哨兵节点同意才会判断你这个master是真的宕机了，这里会涉及到前面讲到的分布式选主。
2、如果哨兵部分节点挂了的话，整个哨兵集群依然能工作，这也是确保自身能高可用。
四、核心点
- 哨兵集群至少要 3 个节点，来确保自己的健壮性。
- redis主从 + sentinel的架构，是不会保证数据的零丢失的，它是为了保证redis集群的高可用。
- 在部署redis主从 + sentinel 架构之前，我们要在测试环境多测试，尽量模拟线上环境。
五、3节点Sentinel架构
假设master所在的机器不可用的话，那么哨兵还剩2个，sentinel 2 和sentinel3 就会认为master宕机，然后选举一个来处理故障转移。
三个哨兵节点的majority为2，现在还有2个哨兵在工作着，就可以允许执行故障转移。
六、数据丢失和问题解决
6.1、主从异步复制导致的数据丢失
redis master 和slave 数据复制是异步的，像前面说的MySQL差不多，这样就有可能会出现部分数据还没有复制到slave中，master就挂掉了，那么这部分的数据就会丢失了。
6.2、脑裂导致的数据丢失
脑裂其实就是网络分区导致的现象，比如，我们的master机器网络突然不正常了发生了网络分区，和其他的slave机器不能正常通信了，其实master并没有挂还活着好好的呢，但是哨兵可不是吃闲饭的啊，它会认为master挂掉了啊，那么问题来了，client可能还在继续写master的呀，还没来得及更新到新的master呢，那这部分数据就会丢失。
6.3、解决办法
在配置中加配置：
min-slaves-to-write 1 # 要求至少一个slave
min-slaves-max-lag 10 # 数据复制和同步的延迟不能超过10s
核心思想就是，一旦所有的slave节点，在数据复制和同步时延迟了超过10秒的话，那么master它就不会再接客户端的请求了，这样就会有效减少大量数据丢失的发生。
七、哨兵底层原理
7.1、sdown和odown转换机制
- sdown。即主观宕机，如果一个哨兵它自己觉得master宕机了，就是主观宕机。
- odown。即客观宕机，如果quorum数量的哨兵都认为一个master宕机了，则为客观宕机器。
哨兵在ping一个master的时候，如果超过了is-master-down-after-milliseconds指定的毫秒数之后，就是达到了sdown，就主观认为master宕机了。
如果一个哨兵在指定时间内，收到了quorum指定数量的其他哨兵也认为那个master是sdown了，那么就认为是odown了，客观认为master宕机，就完成了sdown到odown的转换。
7.2、哨兵集群如何实现自动发现
- 通过redis的pub/sub系统实现的，每个哨兵都会往__sentinel__:hello这个channel里发送一个消息。
- 其他哨兵可以消费到这个消息，且可以感知到其他哨兵的存在 。
- 每隔两秒钟，每个哨兵都会向自己监控的某个master+slaves对应的__sentinel__:hello channel里发送一个消息（包括自己的host、ip和runid还有对这个master的监控配置）。
- 每个哨兵也会去监听自己监控的每个master+slaves对应的__sentinel__:hello channel，然后去感知到同样在监听这个master+slaves的其他哨兵的存在。
- 每个哨兵还会跟其他哨兵交换对master的监控配置，互相进行监控配置的同步。
7.3、slave配置如何自动纠正
slave配置的自动纠正，是由哨兵来负责的。例如，slave如果要成为潜在的master候选人，哨兵会确保slave复制现有的master数据；如果slave连接的是一个有问题的master，在故障转移之后，哨兵会确保slave能连上新的没问题的master上。
7.4、slave到master选举算法
如果一个master被认为odown了，而且majority哨兵都允许了主备切换，那么某个哨兵就会执行主备切换操作，此时首先要选举一个slave来，主要通过下面几个步骤：需要考虑slave的下面一些信息：
- 跟master断开连接的时长。
- slave优先级。
- 复制offset。
- run id 。
如果一个slave跟master断开连接已经超过了down-after-milliseconds的10倍，再加上加master宕机的时长，那么slave就被认为不适合选举为master。
(down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state
接下来会对slave进行排序：
- 按照slave优先级进行排序，slave priority越低，优先级就越高。
- 如果slave priority相同，那么看replica offset，哪个slave复制了越多的数据，offset越靠后，优先级就越高。
- 如果上面两个条件都相同，那么选择一个run id比较小的那个slave。
7.5、quorum和majority 关系
每次一个哨兵要做主备切换的时候，首先需要quorum数量的哨兵认为odown，然后选举出一个哨兵来做切换，这个哨兵还得得到majority哨兵的授权，才能正式执行切换。
如果quorum < majority，比如5个哨兵，majority就是3，quorum设置为2，那么就3个哨兵授权就可以执行切换。
如果quorum >= majority，那么必须quorum数量的哨兵都授权，比如5个哨兵，quorum是5，那么必须5个哨兵都同意授权，才能执行切换。
7.6、configuration epoch
哨兵会对一套redis master+slave进行监控，有相应的监控的配置
执行切换的那个哨兵，会从要切换到的新master（salve->master）那里得到一个configuration epoch，这就是一个version号，每次切换的version号都必须是唯一的。
果第一个选举出的哨兵切换失败了，那么其他哨兵，会等待failover-timeout时间，然后接替继续执行切换，此时会重新获取一个新的configuration epoch，作为新的version号。
7.7、configuraiton传播
哨兵完成切换之后，会在自己本地更新生成最新的master配置，然后同步给其他的哨兵，就是通过之前说的pub/sub消息机制
这里之前的version号就很重要了，因为各种消息都是通过一个channel去发布和监听的，所以一个哨兵完成一次新的切换之后，新的master配置是跟着新的version号的，其他的哨兵都是根据版本号的大小来更新自己的master配置的。
