Redis的哨兵故障轉(zhuǎn)移原理是什么

這篇“Redis的哨兵故障轉(zhuǎn)移原理是什么”文章的知識點大部分人都不太理解，所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，具有一定的借鑒價值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“Redis的哨兵故障轉(zhuǎn)移原理是什么”文章吧。

什么是哨兵?

哨兵(Sentinel)是 redis  的高可用性解決方案，前面我們講的主從復(fù)制它是高可用的基礎(chǔ)，但是單純的主從復(fù)制需要人工介入才能完成故障轉(zhuǎn)移，哨兵可以解決這個問題，在主從復(fù)制情況下，當(dāng)主節(jié)點發(fā)生故障時，哨兵可以自動的發(fā)現(xiàn)故障并且完成故障轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)真正的  redis 高可用。在哨兵集群中，哨兵會監(jiān)視所有的 redis 服務(wù)器和其他 sentinel 節(jié)點狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障完成轉(zhuǎn)移，從而保證 redis  的高可用。

哨兵群集的搭建

哨兵本質(zhì)也是一個 redis 服務(wù)，只是跟普通的 redis 服務(wù)提供了不一樣的功能。哨兵是一個分布式架構(gòu)，因為你要保證 redis  高可用，首先需要保證自己高可用，所以如果我們需要搭建哨兵的話，最少需要部署三個實例，最好是奇數(shù)個，因為在后續(xù)的故障轉(zhuǎn)移中會涉及到投票。

哨兵的配置文件我們可以在 redis 的 GitHub 項目下下載，在項目下有一個叫做 sentinel.conf  的文件，可以使用它作為我們哨兵的配置模板，當(dāng)然你也可以使用 redis.conf 配置文件，只需要添加哨兵相關(guān)配置就好了。

哨兵相關(guān)的配置項不多，主要有以下幾個配置項：

// 端口號，默認(rèn)是 redis 實例+20000，所以我們沿用這個規(guī)則就好了 port 26379  // 是否守護進程運行 daemonize yes // 日志存放的位置，這個非常重要，通過日志可以查看故障轉(zhuǎn)移的過程 logfile "26379.log"  // 監(jiān)視一個名為 mymaster（自定義） 的 redis 主服務(wù)器， 這個主服務(wù)器的 IP 地址為 127.0.0.1 ， 端口號為 6379 ， // 最后面的 2 代表著至少有兩個哨兵認(rèn)為主服務(wù)器出現(xiàn)故障才會進行故障轉(zhuǎn)移，否則認(rèn)定主服務(wù)未失效 sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2  // 哨兵判斷服務(wù)器失效的響應(yīng)時間，超過這個時間未接收到服務(wù)器的回應(yīng)，就認(rèn)為該服務(wù)器失效了 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000  // 完成故障轉(zhuǎn)移之后，最多多少個從服務(wù)器可以同時發(fā)起數(shù)據(jù)復(fù)制，數(shù)字越小，說明完成全部從服務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)制的時間越長 // 數(shù)字越大，對主服務(wù)器的壓力就變大了 sentinel parallel-syncs mymaster 1  // 故障轉(zhuǎn)移超時時間 sentinel failover-timeout mymaster 180000

對于每個 Sentinel 實例配置除了 port 和 logfile 不同之外，其他配置項都是一樣的。修改好配置后，我們可以使用  ./redis-sentinel sentinel.conf 命令來啟動哨兵，命令跟 redis 實例啟動差不多，因為哨兵也是 redis  實例，所以我們可以使用 ./redis-cli -p 26379 info sentinel 命令查看當(dāng)前的哨兵信息，如下圖所示：

哨兵信息

問題：如何在只配置 master 服務(wù)器的情況下，發(fā)現(xiàn)從服務(wù)器和其他 Sentinel ?

從服務(wù)器的發(fā)現(xiàn)，Sentinel 可以通過詢問主服務(wù)器來獲取從服務(wù)器的信息，對于發(fā)現(xiàn)其他 Sentinel 節(jié)點，則通過發(fā)布與訂閱功能實現(xiàn)，通過向頻道  sentinel:hello 發(fā)送信息來實現(xiàn)的，主要有以下兩步：

1、每個 Sentinel 每 2 秒會通過發(fā)布與訂閱功能向所有的主服務(wù)和從服務(wù)器的 sentinel:hello 頻道發(fā)送一條信息， 信息中包含了  Sentinel 的 IP 地址、端口號和運行 ID (runid)

2、每個 Sentinel 都訂閱了被它監(jiān)視的所有主服務(wù)器和從服務(wù)器的 sentinel:hello 頻道， 查找之前未出現(xiàn)過的 sentinel  (looking for unknown sentinels)。當(dāng)一個 Sentinel 發(fā)現(xiàn)一個新的 Sentinel 時， 它會將新的 Sentinel  添加到一個列表中， 這個列表保存了 Sentinel 已知的， 監(jiān)視同一個主服務(wù)器的所有其他 Sentinel

哨兵故障轉(zhuǎn)移原理

故障轉(zhuǎn)移是哨兵的主要工作，這背后的實現(xiàn)邏輯也是非常的復(fù)雜，具體的實現(xiàn)邏輯還請查看相關(guān)書籍，我對哨兵的故障轉(zhuǎn)移總結(jié)了以下三點：

1、監(jiān)聽服務(wù)器

每個 Sentinel 節(jié)點每隔 1 秒對主節(jié)點、從節(jié)點、其他 Sentinel 節(jié)點發(fā)送 ping 命令做心跳檢測，來判斷服務(wù)器的狀態(tài)。

節(jié)點也會對 Sentinel 進行相應(yīng)的回復(fù)，在這些回復(fù)中，以下三種回復(fù)是有效回復(fù)：

• 返回 +PONG

• 返回 -LOADING

• 返回 -MASTERDOWN

如果節(jié)點在哨兵配置文件設(shè)置的 master-down-after-milliseconds 選項的值內(nèi)，一直沒有哪怕一次有效回復(fù)，那么 Sentinel  會把該服務(wù)器標(biāo)記為下線狀態(tài)，我們把這種下線稱為主觀下線，也就是說只有這個 sentinel 認(rèn)為該服務(wù)器是下線狀態(tài)。

如果被主觀下線的服務(wù)器是主服務(wù)器時，sentinel 為了確認(rèn)這個主服務(wù)器是否真的下線，該 Sentinel 會向其他的同樣監(jiān)聽主服務(wù)器的  Sentinel 進行詢問，看他們是否也認(rèn)為主服務(wù)器進入下線狀態(tài)，當(dāng)有足夠多的 Sentinel 都認(rèn)為主服務(wù)器下線時，該 Sentinel  會將主服務(wù)器判斷為客觀下線，這是真正的下線了，并且會對它進行故障轉(zhuǎn)移操作。

2、選舉 Sentinel 節(jié)點完成轉(zhuǎn)移任務(wù)

故障轉(zhuǎn)移并不是所有的 sentinel 共同完成，而是選舉出一臺 sentinel  節(jié)點作為領(lǐng)導(dǎo)者來完成這次故障轉(zhuǎn)移，所以當(dāng)主服務(wù)器被標(biāo)記為客觀下線時，sentinel 之間就會通過 Raft 算法選舉出一個領(lǐng)導(dǎo)者來完成故障轉(zhuǎn)移工作。redis  選舉領(lǐng)頭的 sentinel 的規(guī)則和方法大致如下：

• 所有在線的 sentinel 都有資格被選為領(lǐng)導(dǎo)者，也就是說每個 sentinel 都有成為領(lǐng)導(dǎo)者的機會

• 當(dāng) sentinel 標(biāo)記主服務(wù)器為主觀下線時，會向其他 Sentinel 節(jié)點發(fā)送 sentinel is-master-down-by-addr  命令， 要求將自己設(shè)置為領(lǐng)導(dǎo)者

• 收到命令的 Sentinel 節(jié)點，采用先到先得的規(guī)則，如果沒有同意過其他 Sentinel 節(jié)點的 sentinel  is-master-down-by-addr 命令，將同意該請求，否則拒絕

• 如果該 Sentinel 節(jié)點發(fā)現(xiàn)自己的票數(shù)已經(jīng)超過半數(shù)，那么它將成為領(lǐng)導(dǎo)者

• 如果在規(guī)定時間內(nèi)，沒有選舉出 sentinel 領(lǐng)導(dǎo)者，那么將在一段時間后再次選舉，知道選出 sentinel 領(lǐng)導(dǎo)者為止。

3、選舉新 master 服務(wù)器完成故障轉(zhuǎn)移

選舉出來的 sentinel 領(lǐng)導(dǎo)者將完成剩下的故障轉(zhuǎn)移工作，故障轉(zhuǎn)移主要有以下三步：

（1）挑選出新的主服務(wù)器

在已下線的主服務(wù)器的所有從服務(wù)器中，挑選出一個從服務(wù)器，并將其轉(zhuǎn)換為主服務(wù)器，選擇新的主服務(wù)器的規(guī)則如下：

• 在失效主服務(wù)器屬下的從服務(wù)器當(dāng)中， 那些被標(biāo)記為主觀下線、已斷線、或者最后一次回復(fù) PING 命令的時間大于五秒鐘的從服務(wù)器都會被淘汰

• 在失效主服務(wù)器屬下的從服務(wù)器當(dāng)中， 那些與失效主服務(wù)器連接斷開的時長超過 down-after 選項指定的時長十倍的從服務(wù)器都會被淘汰

• 在經(jīng)歷了以上兩輪淘汰之后剩下來的從服務(wù)器中， 選出復(fù)制偏移量(replication  offset)最大的那個從服務(wù)器作為新的主服務(wù)器;如果復(fù)制偏移量不可用， 或者從服務(wù)器的復(fù)制偏移量相同， 那么帶有最小運行 ID  的那個從服務(wù)器成為新的主服務(wù)器

對挑選出來的從服務(wù)器執(zhí)行 slaveof no one 命令，使其成為主節(jié)點。

（2）修改其他從服務(wù)器的復(fù)制目標(biāo)

當(dāng)新的主服務(wù)器出現(xiàn)后，sentinel 的領(lǐng)導(dǎo)者下一步需要做的就是，讓其他從服務(wù)器去復(fù)制新的主服務(wù)器，通過向其他從服務(wù)器發(fā)送 slaveof  new_master port 命令來完成，復(fù)制規(guī)則和配置文件的 parallel-syncs 參數(shù)有關(guān)

（3）將舊的主服務(wù)器變成從服務(wù)器

故障轉(zhuǎn)移操作最后要做的就是將已下線的主服務(wù)器設(shè)置為新的主服務(wù)的從服務(wù)器，并保持對其關(guān)注，等它恢復(fù)后命令它去復(fù)制新的主節(jié)點。

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