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解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

青灯夜游
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2022-01-19 10:00:453257瀏覽

這篇文章帶大家深入了解Redis中的哨兵模式，介紹一下哨兵模式搭建步驟、執行流程，以及哨兵選舉，希望對大家有幫助！

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

基本介紹

哨兵（sentinel）是Redis的高可用性(High Availability)的解決方案：

  • 由一個或多個sentinel實例組成sentinel叢集可以監視一個或多個主伺服器和多個從伺服器。 【相關建議：Redis影片教學】

  • 當主伺服器進入下線狀態時，sentinel可以將該主伺服器下的某一從伺服器升級為主伺服器繼續提供服務，從而確保redis的高可用性。

  • 圖解

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

#哨兵模式建構步驟

1.複製一份sentinel.conf檔

cp sentinel.conf sentinel‐26379.conf
cp sentinel.conf sentinel‐26380.conf
cp sentinel.conf sentinel‐26381.conf

#2、相關設定修改

#哨兵sentinel实例运行的端口默认26379
port 26379

#将`daemonize`由`no`改为`yes`
daemonize yes

#哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port
#master-name可以自己命名的主节点名字只能由字母A-z、数字0-9、这三个字符".-_"组成。#quorum当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联那么这时客观上认为主节点失联了
#sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
sentinel monitor master 127.0.0.1 6379 2

#当在Redis实例中开启了requirepass foobared授权密码这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
#设置哨兵sentinel连接主从的密码注意必须为主从设置一样的验证密码
#sentinel auth-pass <master-name> <password>

sentinel auth-pass master MySUPER--secret-0123passw0rd

#指定多少毫秒之后主节点没有应答哨兵sentinel此时哨兵主观上认为主节点下线默认30秒，改成3秒
#sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
sentinel down-after-milliseconds master 3000

#这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行同步，这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，但是如果这个数字越大，就意味着越多的slave因为replication而不可用。可以通过将这个值设为1来保证每次只有一个slave处于不能处理命令请求的状态。
#sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>

sentinel parallel-syncs master 1

#故障转移的超时时间failover-timeout可以用在以下这些方面：
#1.同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
#2.当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
#3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。
#4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了#默认三分钟
#sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
sentinelf ailover-timeout master1 80000
docker run -it --name redis-sentinel2639  -v /Users/yujiale/docker/redis/conf/sentinel6379.conf:/etc/redis/sentinel.conf -v /Users/yujiale/docker/redis/data26379:/data --network localNetwork --ip 172.172.0.16 -d redis:6.2.6 redis-sentinel /etc/redis/sentinel.conf

#3、啟動sentinel哨兵實例

#啟動redis-master和redis-slaver

在redis-master目录下  ./redis-server redis.conf
在redis-slaver1目录下 ./redis-server redis.conf
在redis-slaver2目录下 ./redis-server redis.conf

#啟動redis-sentinel

在redis-sentinel1目录下 ./redis-sentinel sentinel.conf
在redis-sentinel2目录下 ./redis-sentinel sentinel.conf
在redis-sentinel3目录下 ./redis-sentinel sentinel.conf

4、查看啟動狀態

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

執行流程

1、啟動並初始化Sentinel

Sentinel是一個特殊的Redis伺服器不會進行持久化

#Sentinel實例啟動後每個Sentinel會建立2個連向主伺服器的網路連線

  • 指令連線：用於向主伺服器發送指令，並接收回應

  • #訂閱連線：用於訂閱主伺服器的—sentinel—:hello頻道

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

2、取得主Master資訊

Sentinel預設為每10s一次，向被監控的主伺服器發送info命令，以取得主伺服器和其下屬從伺服器的資訊。

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

3、取得從salve資訊

當Sentinel發現主伺服器有新的從伺服器出現時，Sentinel也會向從伺服器建立指令連線和訂閱連線。

在指令連線建立之後，Sentinel還是預設10s一次，向從伺服器發送info指令，並記錄從伺服器的資訊。

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

解析Redis中的哨兵模式，聊聊搭建與執行流程

4、以訂閱的方式向主伺服器和從伺服器發送訊息

#預設情況下，Sentinel每2s一次，向所有被監視的主伺服器和從伺服器所訂閱的—sentinel—:hello頻道上發送訊息，訊息中會攜帶Sentinel自身的訊息和主伺服器的資訊.

5、接收來自主伺服器和從伺服器的頻道資訊

#當Sentinel與主伺服器或從伺服器建立起訂閱連線之後， Sentinel就會透過訂閱連接，向伺服器發送以下命令

subscribe—sentinel—:hello

Sentinel彼此之間只創建命令連接，而不創建訂閱連接，因為Sentinel透過訂閱主伺服器或從伺服器，就可以感知到新的Sentinel的加入，而一旦新Sentinel加入後，相互感知的Sentinel透過指令連接來溝通就可以了。

6、檢測主觀下線狀態

Sentinel每秒鐘一次向所有與它建立了命令連接的實例(主伺服器、從伺服器和其他Sentinel)發送PING指令實例在down-after-milliseconds毫秒內回傳無效回覆(除了PONG、-LOADING、-MASTERDOWN外)實例在down-after-milliseconds毫秒內無回覆（超時）Sentinel就會認為該實例主觀下線(SDown)

7、檢查客觀下線狀態

當一個Sentinel判斷一個主伺服器為主觀下線後

Sentinel會向同時監控這個主伺服器的所有其他Sentinel發送查詢命令

主機的

SENTINEL is-master-down-by-addr <ip> <port> <current_epoch> <runid>

其他Sentinel回覆

<down_state> <leader_runid> <leader_epoch>

判断它们是否也认为主服务器下线。如果达到Sentinel配置中的quorum数量的Sentinel实例都判断主服务器为主观下线，则该主服务器就会被判定为客观下线(ODown)。

8、选举Leader Sentinel

当一个主服务器被判定为客观下线后，监视这个主服务器的所有Sentinel会通过选举算法（raft），选出一个Leader Sentinel去执行failover（故障转移）操作。

哨兵选举

Raft

Raft协议是用来解决分布式系统一致性问题的协议。

Raft协议描述的节点共有三种状态：Leader, Follower, Candidate。

term：Raft协议将时间切分为一个个的Term（任期），可以认为是一种“逻辑时间”。

选举流程

Raft采用心跳机制触发Leader选举

  • 系统启动后，全部节点初始化为Follower，term为0。

  • 节点如果收到了RequestVote或者AppendEntries，就会保持自己的Follower身份

  • 节点如果一段时间内没收到AppendEntries消息，在该节点的超时时间内还没发现Leader，Follower就会转换成Candidate，自己开始竞选Leader。

    • 一旦转化为Candidate，该节点立即开始下面几件事情：

      • 增加自己的term。
      • 启动一个新的定时器。
      • 给自己投一票。
      • 向所有其他节点发送RequestVote，并等待其他节点的回复。

  • 如果在计时器超时前，节点收到多数节点的同意投票，就转换成Leader。同时向所有其他节点发送AppendEntries，告知自己成为了Leader。

  • 每个节点在一个term内只能投一票，采取先到先得的策略，Candidate前面说到已经投给了自己，Follower会投给第一个收到RequestVote的节点。

  • Raft协议的定时器采取随机超时时间，这是选举Leader的关键。

  • 在同一个term内，先转为Candidate的节点会先发起投票，从而获得多数票。

Sentinel的leader选举流程

  • 1、某Sentinel认定master客观下线后，该Sentinel会先看看自己有没有投过票，如果自己已经投过票给其他Sentinel了，在一定时间内自己就不会成为Leader。

  • 2、如果该Sentinel还没投过票，那么它就成为Candidate。

  • 3、Sentinel需要完成几件事情：

    • 更新故障转移状态为start
    • 当前epoch加1，相当于进入一个新term，在Sentinel中epoch就是Raft协议中的term。
    • 向其他节点发送is-master-down-by-addr命令请求投票。命令会带上自己的epoch。
    • 给自己投一票（leader、leader_epoch）

  • 4、当其它哨兵收到此命令时，可以同意或者拒绝它成为领导者；（通过判断epoch）

  • 5、Candidate会不断的统计自己的票数，直到他发现认同他成为Leader的票数超过一半而且超过它配置的quorum，这时它就成为了Leader。

  • 6、其他Sentinel等待Leader从slave选出master后，检测到新的master正常工作后，就会去掉客观下线的标识。

故障转移

当选举出Leader Sentinel后，Leader Sentinel会对下线的主服务器执行故障转移操作

  • 1.它会将失效Master的其中一个Slave升级为新的Master,并让失效Master的其他Slave改为复制新的Master；

  • 2.当客户端试图连接失效的Master时，集群也会向客户端返回新Master的地址，使得集群可以使用现在的Master替换失效Master。

  • 3.Master和Slave服务器切换后，Master的redis.conf、Slave的redis.conf和sentinel.conf的配置文件的内容都会发生相应的改变，即，Master主服务器的redis.conf配置文件中会多一行replicaof的配置，sentinel.conf的监控目标会随之调换。

主服务器的选择

  • 1.过滤掉主观下线的节点
  • 2.选择slave-priority最高的节点，如果由则返回没有就继续选择
  • 3.选择出复制偏移量最大的系节点，因为复制偏移量越大则数据复制的越完整，如果由就返回了，没有就继续
  • 4.选择run_id最小的节点，因为run_id越小说明重启次数越少

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分布式 sentinel 算法 redis
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