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上一篇介紹了Redis的主從服務(wù)器之間是如何同步數(shù)據(jù)的。試想下,在一主一從或一主多從的結(jié)構(gòu)下,如果主服務(wù)器掛了,整個集群就不可用了,單點問題并沒有解決。Redis使用Sentinel解決該問題,保障集群的高可用。
保障集群高可用,要具備如下能力:
能監(jiān)測服務(wù)器的狀態(tài),當主服務(wù)器不可用時,能及時發(fā)現(xiàn)
當主服務(wù)器不可用時,選擇一臺最合適的從服務(wù)器替代原有主服務(wù)器
存儲相同數(shù)據(jù)的主服務(wù)器同一時刻只有一臺
要實現(xiàn)上述功能,最直觀的做法就是,使用一臺監(jiān)控服務(wù)器來監(jiān)視Redis
服務(wù)器的狀態(tài)。
監(jiān)控服務(wù)器和主從服務(wù)器間維護一個心跳連接,當超出一定時間沒有收到主服務(wù)器心跳時,主服務(wù)器就會被標記為下線,然后通知從服務(wù)器上線成為主服務(wù)器。
當原來的主服務(wù)器上線后,監(jiān)控服務(wù)器會將其轉(zhuǎn)換為從服務(wù)器。
按照上述流程似乎解決了集群高可用的問題,但似乎有哪里不對:如果監(jiān)控服務(wù)器出了問題怎么辦?我們可以在加上一個從監(jiān)控服務(wù)器,當主服務(wù)器不可用的時候頂上。
但問題是誰來監(jiān)控’監(jiān)控服務(wù)器’呢?子子孫孫無窮盡也。。
先把疑問放在一旁,先來看下Redis Sentinel集群的實現(xiàn)
和上一小節(jié)的想法一樣,Redis通過增加額外的Sentinel服務(wù)器來監(jiān)控數(shù)據(jù)服務(wù)器,Sentinel會與所有的主服務(wù)器和從服務(wù)器保存連接,用以監(jiān)聽服務(wù)器狀態(tài)以及向服務(wù)器下達命令。
Sentinel本身是一個特殊狀態(tài)的Redis服務(wù)器,啟動命令:redis-server /xxx/sentinel.conf --sentinel
,sentinel模式下的啟動流程與普通redis server是不一樣的,比如說不會去加載RDB文件以及AOF文件,本身也不會存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
Sentinel啟動后,會與配置文件中提供的所有主服務(wù)器建立兩個連接,一個是命令連接,一個是訂閱連接。
命令連接用于向服務(wù)器發(fā)送命令。
訂閱連接則是用于訂閱服務(wù)器的_sentinel_:hello
頻道,用于獲取其他Sentinel信息,下文會詳細說。
Sentinel會以一定頻率向主服務(wù)器發(fā)送Info
命令獲取信息,包括主服務(wù)器自身的信息比如說服務(wù)器id等,以及對應(yīng)的從服務(wù)器信息,包括ip和port。Sentinel會根據(jù)info命令返回的信息更新自己保存的服務(wù)器信息,并會與從服務(wù)器建立連接。
與和主服務(wù)器的交互相似,Sentinel也會以一定頻率通過Info
命令獲取從服務(wù)器信息,包括:從服務(wù)器ID,從服務(wù)器與主服務(wù)器的連接狀態(tài),從服務(wù)器的優(yōu)先級,從服務(wù)器的復(fù)制偏移等等。
在如何保障集群高可用小節(jié)留下了一個疑問:用如何保證監(jiān)視服務(wù)器的高可用? 在這里我們可以先給出簡單回答:用一個監(jiān)視服務(wù)器集群(也就是Sentinel集群)。如何實現(xiàn),如何保證監(jiān)視服務(wù)器的一致性暫且先不說,我們只要記住需要用若干臺Sentinel來保障高可用,那一個Sentinel是如何感知其他的Sentinel的呢?
前面說過,Sentinel在與服務(wù)器建立連接時,會建立兩個連接,其中一個是訂閱連接。Sentinel會定時的通過訂閱連接向_sentinel_:hello
頻道頻道發(fā)送消息(對Redis發(fā)布訂閱功能不太了解的同學(xué)可以去去了解下),其中包括:
Sentinel本身的信息,如ip地址、端口號、配置紀元(見下文)等
Sentinel監(jiān)視的主服務(wù)器的信息,包括ip、端口、配置紀元(見下文)等
同時,Sentinel也會訂閱_sentinel_:hello
頻道的消息,也就是說Sentinel即向該頻道發(fā)布消息,又從該頻道訂閱消息。
Sentinel有一個字典對象sentinels
,保存著監(jiān)視同一主服務(wù)器的其他所有Sentinel服務(wù)器,當一個Sentinel接收到來自_sentinel_:hello
頻道的消息時,會先比較發(fā)送該消息的是不是自己,如果是則忽略,否則將更新sentinels
中的內(nèi)容,并對新的Sentinel建立連接。
Sentinel默認會以每秒一次的頻率向所有建立連接的服務(wù)器(主服務(wù)器,從服務(wù)器,Sentinel服務(wù)器)發(fā)送PING
命令,如果在down-after-milliseconds
內(nèi)都沒有收到有效回復(fù),Sentinel會將該服務(wù)器標記為主觀下線,代表該Sentinel認為這臺服務(wù)器已經(jīng)下線了。需要注意的是不同Sentinel的down-after-milliseconds
是可以不同的。
為了確保服務(wù)器真的已經(jīng)下線,當Sentinel將某個服務(wù)器標記為主觀下線后,它會向其他的Sentinel實例發(fā)送Sentinel is-master-down-by-addr
命令,接收到該命令的Sentinel實例會回復(fù)主服務(wù)器的狀態(tài),代表該Sentinel對該主服務(wù)器的連接情況。
Sentinel會統(tǒng)計發(fā)出的所有Sentinel is-master-down-by-addr
命令的回復(fù),并統(tǒng)計同意將主服務(wù)器下線的數(shù)量,如果該數(shù)量超出了某個閾值,就會將該主服務(wù)器標記為客觀下線。
當Sentinel將一個主服務(wù)器標記為客觀下線后,監(jiān)視該服務(wù)器的各個Sentinel會通過Raft
算法進行協(xié)商,選舉出一個領(lǐng)頭的Sentinel。
建議你先看Raft
算法的基礎(chǔ)知識,再來看下文。
規(guī)則:
所有的Sentinel都有可能成為領(lǐng)頭Sentinel的資格
每次選舉后,無論有沒有選出領(lǐng)頭Sentinel,配置紀元都會+1
在某個紀元里,每個Sentinel都有為投票的機會
我們稱要求其他人選舉自己的Sentinel稱為源Sentinel,將被要求投票的Sentinel稱為目標Sentinel
每個發(fā)現(xiàn)主服務(wù)器被標記為客觀下線且還沒有被其他Sentinel要求投票的Sentinel都會要求其他Sentinel將自己設(shè)置為頭
目標Sentinel在一個配置紀元里,一旦為某個Sentinel(也可能是它自己)投票后,對于之后收到的要求投票的命令,將拒絕
目標Sentinel對于要求投票的命令將回復(fù)自己選舉的Sentinel的id以及當前配置紀元
源Sentinel在接收到要求投票的回復(fù)后:如果回復(fù)的配置紀元與自己的相同,則再檢測目標Sentinel選舉的頭Sentinel是不是自己
如果某個Sentinel被半數(shù)以上的Sentinel設(shè)置成了領(lǐng)頭Sentinel,那它將稱為領(lǐng)頭Sentinel
一個配置紀元只會選出一個頭(因為一個頭需要半數(shù)以上的支持)
如果在給定時間內(nèi),還沒有選出頭,則過段時間再次選舉(配置紀元會+1)
還記得我們在文章開頭提出的如何保證Redis服務(wù)器高可用的問題嗎?
答案就是使用若干臺Sentinel服務(wù)器,通過Raft
一致性算法來保障集群的高可用,只要Sentinel服務(wù)器有一半以上的節(jié)點都正常,那集群就是可用的。
領(lǐng)頭Sentinel將會進行以下3個步驟進行故障轉(zhuǎn)移:
1.在已下線主服務(wù)器的所有從服務(wù)器中,挑選出一個作為新的主服務(wù)器
2.將其他從服務(wù)器的主服務(wù)器設(shè)置成新的
3.將已下線的主服務(wù)器的role改成從服務(wù)器,并將其主服務(wù)器設(shè)置成新的,當該服務(wù)器重新上線后,就會一個從服務(wù)器的角色繼續(xù)工作
第一步中挑選新的主服務(wù)器的規(guī)則如下:
1.過濾掉所有已下線的從服務(wù)器
2.過濾掉最近5秒沒有回復(fù)過Sentinel命令的從服務(wù)器
3.過濾掉與原主服務(wù)器斷開時間超過down-after-milliseconds*10的從服務(wù)器
4.根據(jù)從服務(wù)器的優(yōu)先級進行排序,選擇優(yōu)先級最高的那個
5.如果有多個從服務(wù)器優(yōu)先級相同,則選取復(fù)制偏移量最大的那個
6.如果上一步的服務(wù)器還有多個,則選取id最小的那個
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