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Redis基础系列-哨兵模式

1. 引言

Redis是一种流行的内存数据库，具有快速、灵活和可扩展的特性。然而，在应用程序对数据可用性和可靠性要求更高时，Redis主从复制会遇到一些限制和弊端，主机宕机之后，整个redis服务只能读不能写。为了解决这些问题，Redis引入了哨兵模式。

2. 什么是哨兵模式？

Redis 哨兵模式是一种用于构建高可用性 Redis 集群的解决方案。它通过监控 Redis 实例的状态并自动进行故障转移，提供了客户端重定向机制以确保应用程序可以正常访问 Redis。

其中：

• 三个哨兵：自动监控和维护集群，不存放数据，只做吹哨人
• 1主2从：用于读取和存放数据

哨兵模式能干嘛：

1. 主从监控：监控reids主从是否正常运行
2. 消息通知：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端
3. 故障转移：如果Master异常，则会进行主从切换，将其中一个Slave作为新的Master
4. 配置中心：客户端通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址

3. 哨兵模式的配置

1. 在/myredis目录下创建sentinel26379.conf（也可以从redis的解压路径中复制sentinel.conf配置文件来重命名），内容如下：

#服务监听地址，用于客户端连接，默认本机地址
bind 0.0.0.0
#是否已后台daemon方式启动
daemonize yes
#安全保护模式
protected-mode no
#哨兵端口
port 26379
#日志文件路径
logfile "/myredis/sentinel26379.log"
#pid文件路径
pidfile /var/run/redis-sentinel26379.pid
#工作目录
dir /myredis
#设置要监控的master服务器，quorum表示最少有几个哨兵认可客观下线，同意故障迁移的法定票数
sentinel monitor mymaster 192.168.10.110 6379 2
#master设置了密码，连接master服务的密码
sentinel auth-pass mymaster 123456

其他配置（一般不需要配置，默认就可以）

#指定多少毫秒之后，主节点没有应答哨兵，此时哨兵主观上认为主节点下线
sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>：#表示允许并行同步的slave个数，当Master挂了后，哨兵会选出新的Master，此时，剩余的slave会向新的master发起同步数据
sentinel parallel-syncs <master-name> <nums>：#故障转移的超时时间，进行故障转移时，如果超过设置的毫秒，表示故障转移失败
sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>：#配置当某一事件发生时所需要执行的脚本
sentinel notification-script <master-name> <script-path> ：#客户端重新配置主节点参数脚本
sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>：

2. 同样的在/myredis目录下创建sentinel26380.conf内容如下：

#服务监听地址，用于客户端连接，默认本机地址
bind 0.0.0.0
#是否已后台daemon方式启动
daemonize yes
#安全保护模式
protected-mode no
#哨兵端口
port 26380
#日志文件路径
logfile "/myredis/sentinel26380.log"
#pid文件路径
pidfile /var/run/redis-sentinel26380.pid
#工作目录
dir /myredis
#设置要监控的master服务器，quorum表示最少有几个哨兵认可客观下线，同意故障迁移的法定票数
sentinel monitor mymaster 192.168.10.110 6379 2
#master设置了密码，连接master服务的密码
sentinel auth-pass mymaster 123456

3. 同样的在/myredis目录下创建sentinel26381.conf内容如下：

#服务监听地址，用于客户端连接，默认本机地址
bind 0.0.0.0
#是否已后台daemon方式启动
daemonize yes
#安全保护模式
protected-mode no
#哨兵端口
port 26381
#日志文件路径
logfile "/myredis/sentinel26381.log"
#pid文件路径
pidfile /var/run/redis-sentinel26381.pid
#工作目录
dir /myredis
#设置要监控的master服务器，quorum表示最少有几个哨兵认可客观下线，同意故障迁移的法定票数
sentinel monitor mymaster 192.168.10.110 6379 2
#master设置了密码，连接master服务的密码
sentinel auth-pass mymaster 123456

4. 一主二从的配置前面已介绍过，就不过多赘述：
   Redis基础系列-主从复制

4. 哨兵模式的启动和验证

1. 先启动一主二从，并验证主从是否正常
2. 然后启动三个哨兵

redis-sentinel sentinel26379.conf --sentinel
redis-sentinel sentinel26380.conf --sentinel
redis-sentinel sentinel26381.conf --sentinel

看看启动成功了

我们在瞅瞅日志

4.1 主master宕机，看会出现什么问题

6380从机会出现一段时间不能连接，自动连接之后还是从机

6381从机会出现一段时间不能连接，自动连接之后晋升为主机

我们在看看哨兵配置文件会发生什么变化

上述图片是哨兵26379的配置文件变化，其它两个哨兵的配置文件也是类似变化，这里就不在赘述。

我们再查看一下哨兵26379日志的变化

我们能明显的看到6379的主观下线，选举leader以及主master切换的日志

我们再看一下6380和6381两个从机的配置文件

6380从机明显修改了主master的配置

再看一下6381的配置文件

6381从机明显删除了主master的配置，摇身一变成为主机

其实6379宕机变化

• 三个哨兵配置文件的变化
• 2个从机配置文件发生了变化（6379启动之后也能看到发生了变化）

那我们还有一个疑问，就是6379主机master恢复之后，目前这种主从结构会不会发生变化了，我们重新启动6379redis

4.2 重启6379主机

[root@Docker110 myredis]# redis-server redis6379.conf 
[root@Docker110 myredis]# 

然后看看运行情况

居然不能写，再看看它的配置文件

看来重启之后不能恢复原有的主从结构

5. 哨兵模式的工作原理和选举原理

当一个主存配置中的master失效之后，sentinel可以选举出一个新的master，用于自动接替master的工作，主从配置中的其他redis服务器自动指向新的master同步数据。一般建议sentinel采取奇数台，防止某一台sentinel无法连接到master导致误切换

5.1. SDown主观下线（Subjectively Down）

SDown(主观不可用)是单个sentinel自己主观上检测到的关于master的状态，从sentinel的角度来看，如果发送了PING心跳，在一定时间内没有收到合法的回复，就达到了SDown的条件

sentinel配置文件中的down-after-milliseconds设置了判断主观下线的时间长度

所谓主观下线（Subjectively Down， 简称 SDOWN）指的是单个Sentinel实例对服务器做出的下线判断，即单个sentinel认为某个服务下线（有可能是接收不到订阅，之间的网络不通等等原因）。
主观下线就是说如果服务器在[sentinel down-after-milliseconds]给定的毫秒数之内没有回应PING命令或者返回一个错误消息， 那么这个Sentinel会主观的(单方面的)认为这个master不可以用了，sentinel down-after-milliseconds <masterName> <timeout>表示master被当前sentinel实例认定为失效的间隔时间，这个配置其实就是进行主观下线的一个依据master在多长时间内一直没有给Sentine返回有效信息，则认定该master主观下线。也就是说如果多久没联系上redis-servevr，认为这个redis-server进入到失效（SDOWN）状态

5.2. ODown客观下线（Objectively Down）

ODown需要一定数量的sentinel，多个哨兵达成一致意见才能认为一个master客观上已经宕机

四个参数含义：masterName是对某个master+slave组合的一个区分标识(一套sentinel可以监听多组master+slave这样的组合)quorum这个参数是进行客观下线的一个依据，法定人数/法定票数意思是至少有quorum个sentinel认为这个master有故障才会对这个master进行下线以及故障转移。因为有的时候，某个sentinel节点可能因为自身网络原因导致无法连接master，而此时master并没有出现故障，所以这就需要多个sentinel都一致认为该master有问题，才可以进行下一步操作，这就保证了公平性和高可用

5.3. 选举出领导者哨兵（哨兵中选出兵王）

当主节点被判断客观下线以后，各个哨兵节点会进行协商，先选举出一个领导者哨兵节点（兵王）并由该领导者节点，也即被选举出的兵王进行failover(故障迁移)

哨兵领导者，也就是兵王是如何选择出来的？Raft算法

监视该主节点的所有哨兵都有可能被选为领导者，选举使用的算法是Raft算法；Raft算法的基本思路是先到先得：

即在一轮选举中，哨兵A向B发送成为领导者的申请，如果B没有同意过其他哨兵，则会同意A成为领导者

上图理解：横向是时间轴，sentinel1向sentinel2、sentinel3发起成为领导者申请，sentinel2和sentinel3之前没有同意过别的sentinel，所以直接同意，故而sentinel得到两票；同理sentinel2向sentinel1和sentinel3发起成为领导者的申请，之前sentinel3同意过sentinel1的申请，所以sentinel只能获得1票；sentinel3向sentinel1和sentinel2发起成为领导者的申请，由于sentinel1和sentinel2都同意过别的sentinel，故而sentinel3只能获得0票

sentinel26379.log

sentinel26380.log

sentinel26381.log

// TODO -odown 和 +odown有啥区别

5.4. 由兵王开始推动故障切换流程并选出一个新的master

5.4.1 步骤1：新主登基(某个Slave被选中成为新的Master)

选出新master的规则，剩余slave节点健康的情况下：

• redis.conf文件中，优先级slave-priority或者replica-priority最高的从节点（数字越小优先级越高）
  
• 复制偏移位置offset最大的从节点// TODO
• 最小Run ID的从节点(字典顺序，ASCII码) // TODO

5.4.2 步骤2：群臣俯首(一朝天子一朝臣，换个码头重新拜)

• 执行slaveof no noe命令让选出来的从节点成为新的master，并通过slaveof命令让其他节点成为从节点
• Sentinel leader会对选举出的master执行slaveof no one操作，将其提升为master节点
• Sentinel leader向其他slave发送命令，让剩余的slave成为新的master节点的slave

5.4.3 步骤3：旧主拜服(老master回来也认怂)

• 将之前已下线的老master设置为新选出master的从节点，当老master重新上线后，它会成为新master的从节点
• Sentinel leader会让原来的master降级为slave并恢复正常工作

5.4.4 总结

上述的 failover操作均由sentinel自己独自完成，完全无需人工干预

6. 总结

Redis哨兵模式使用建议：

• 哨兵节点的数量应为多个，哨兵本身应该集群，保证高可用
• 哨兵节点的数量应该为奇数
• 各个哨兵节点的配置应为一致
• 如果哨兵节点部署在Docker等容器里面，尤其要注意端口的正确映射
• 哨兵集群+主从覅u之，并不能保证数据零丢失，故障迁移需要一定的时间

7. 参考和感谢

尚硅谷Redis零基础到进阶，最强redis7教程，阳哥亲自带练