Redis原理之哨兵機制（Sentinel）

上篇文章：

Redis原理之主從復制https://blog.csdn.net/sniper_fandc/article/details/149141103?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=149141103&sharerefer=PC&sharesource=sniper_fandc&sharefrom=from_link

1 哨兵機制恢復主節點故障流程

1.1 整體流程

1.2 sentinel節點作用

2 搭建主從結構+哨兵

2.1 docker拉取redis鏡像

2.2 編排redis數據節點

2.3 編排redis的哨兵節點（sentinel）

2.4 演示故障轉移

????????注意：從節點如何變為主節點？從節點主動執行slaveof no one命令，此時從節點變為主節點。但是如果是主節點掛了，從節點是不會自動變為主節點的。此時只有人工干預來選擇哪個從節點變為主節點，需要改變主從模式的拓撲結構，比較麻煩。而哨兵機制正式解決該問題的手段。

????????哨兵機制：Redis提供的高可用性的實現方案，它是獨立的redis-sentinel進程，不屬于redis提供的redis-server進程。

1 哨兵機制恢復主節點故障流程

1.1 整體流程

????????哨兵節點會和數據節點建立TCP長連接，并采用心跳包機制，定期向數據節點發送ping，數據節點需要回復pong。如果哨兵節點沒有收到pong響應，就會認為該節點不可達（發生故障）。如果是slave節點故障，對讀寫沒有太大影響；如果是master節點故障，則哨兵節點開始工作：

????????1.master節點故障，主從復制終止。

????????2.sentinel節點發現master故障（主觀下線），與其他sentinel進行“協商”，需要大多數sentinel都認為master故障（客觀下線），此時才會確認真正發生master故障（只有一個sentinel認為master故障不一定正確，因為可能是因為該sentinel節點發生網絡抖動，從而導致沒有收到pong，而實際可能master正常工作）。

????????3.sentinel節點之間通過Raft算法選舉一位作為領導（leader），leader負責故障轉移過程。

????????注意：Raft算法要求每個哨兵節點只有一票，率先發現故障的先發起自身成為leader的投票，其他哨兵節點先收到誰的投票就先投給誰，達到法定投票的節點成為leader。按照Raft算法規則，誰先發現故障，誰就更可能成為leader。因為偶數節點數有較大可能出現平票，因此最好選擇奇數節點個數的哨兵。

????????4.故障轉移：leader遠程控制某個slave執行slaveof no one命令，則該slave晉升為master節點，然后再控制其他slave進行slaveof到新的master節點，維護主從拓撲關系。當故障轉移后，leader會將新的master（ip和端口號）和拓撲關系通知其他客戶端。

????????注意：leader選擇slave的三個指標。先看優先級（配置文件的slave-priority或replica-priority），數值越小越優先；優先級一樣再看offset偏移量，數值越大越優先（說明數據量越接近原來的master）；前兩個指標都一樣最后看run id，值越小越優先（由于run id是節點運行時redis自動隨機生成，因此這個指標實際上也是隨機選slave）。

1.2 sentinel節點作用

????????1.監控：監控所有的數據節點和其他哨兵節點。

????????2.故障轉移：master發生故障后負責從slave選擇新的master節點并維護主從拓撲結構。

????????3.通知：將故障轉移后的新master節點和拓撲關系通知給客戶端。

????????注意：sentinel節點數量通常設為奇數比較好，一般是3個。

2 搭建主從結構+哨兵

????????由于搭建真實的多物理機的redis節點成本較高，因此這里使用容器化技術來進行搭建。需要提前安裝docker和docker-compose，docker簡單來講是一個類似虛擬機的容器，它小巧輕量，提供了容器來統一配置環境信息，尤其是在多服務的環境中，配置很容易出現沖突，使用docker創建容器就可以實現多個服務的環境配置的沖突隔離。

????????docker-compose是容器編排工具，在docker中如果容器較多就容易出現多個容器之間的依賴關系（比如先后啟動順序），使用docker-compose就可以幫助我們進行管理。

2.1 docker拉取redis鏡像

????????使用命令來拉取redis的鏡像（拉取之間需要停掉所有的redis服務）：

????????docker pull redis:5.0.9

2.2 編排redis數據節點

????????編排就是用yml文件來配置多個容器的信息，包括但不限于創建什么容器、容器參數信息（名稱、端口號等等），通過一個命令就能批量啟動這些容器。

????????這里搭建一主兩從的主從結構，需要定義docker-compose.yml文件（文件名不能變）。

version: '3.7'services:master:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-masterrestart: alwayscommand: redis-server --appendonly yesports:- 6379:6379slave1:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-slave1restart: alwayscommand: redis-server --appendonly yes --slaveof redis-master 6379ports:- 6380:6379slave2:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-slave2restart: alwayscommand: redis-server --appendonly yes --slaveof redis-master 6379ports:- 6381:6379

????????其中，services下的master、slave1和slave2是服務的名字（自己起），image則是容器基于的鏡像，container_name是容器名稱，restart是如果節點掛了是否重啟，command則是啟動節點的方式，ports是端口映射（把物理機的端口映射到容器的端口，容器端口和物理機端口獨立，容器端口和容器端口獨立，映射了后就可以讓物理機訪問容器）。

????????使用命令docker-compose up -d（-d表示后臺方式啟動）即可啟動這三個容器：

????????這里可以使用redis-cli -p 6379來連接啟動的節點：

????????注意：為什么不把3個數據節點和3個哨兵節點放到一個yml文件？因為如果是哨兵節點先啟動，就會認為master節點故障，從而故障轉移，但是此時數據節點還未啟動，因此這樣操作無效。雖然不會對全局容器產生影響，但是對于執行日志的觀察不利。

2.3 編排redis的哨兵節點（sentinel）

????????這里操作和上述一樣：

version: '3.7'services:sentinel1:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-sentinel-1restart: alwayscommand: redis-sentinel /etc/redis/sentinel.confvolumes:- ./sentinel1.conf:/etc/redis/sentinel.confports:- 26379:26379sentinel2:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-sentinel-2restart: alwayscommand: redis-sentinel /etc/redis/sentinel.confvolumes:- ./sentinel2.conf:/etc/redis/sentinel.confports:- 26380:26379sentinel3:image: 'redis:5.0.9'container_name: redis-sentinel-3restart: alwayscommand: redis-sentinel /etc/redis/sentinel.confvolumes:- ./sentinel3.conf:/etc/redis/sentinel.confports:- 26381:26379networks:default:external:?truename: redis-data_default

????????由于sentinel啟動依賴配置文件sentinel.conf，而在運行過程中sentinel會對配置文件進行修改來適應具體節點的情況（配置重寫rewrite），因此不能使用同一個配置文件。volumes參數則描述了配置文件分別映射為三個文件，初始狀態一樣，但是一旦啟動文件內容就會發生變化。這三個配置文件（sentinel1.conf、sentinel2.conf和sentinel3.conf）內容如下：

bind 0.0.0.0port 26379sentinel monitor redis-master redis-master 6379 2sentinel down-after-milliseconds redis-master 1000

????????bing描述哨兵可被所有ip訪問，port描述哨兵的端口號，

????????sentinel monitor依次描述監控哪個主節點、主節點ip（這里使用主節點名稱類似域名，docker可自動解析為ip）、主節點端口號、法定選票（少數服從多數，達到選票數量才會一致認為master出現故障）。

????????sentinel down-after-milliseconds描述了心跳包超時時間，超過這個時間沒有接收到pong就認為master出現故障。

????????同時，由于使用docker-compose啟動一組容器，這相當于創建一個局域網（網絡名是docker-compose.yml所在的目錄+_default）。如果沒有networks字段的配置，這組sentinel節點就又創建了一個局域網，兩個局域網無法直接互相訪問。因此需要把這組節點加入到數據節點所在的局域網中，配置networks字段的原因正是上述闡述。

????????使用命令：docker network ls可以查看創建的局域網：

????????具體操作結果如下：

????????注意：上述操作中如果啟動容器失敗，就需要檢查配置文件，然后使用命令docker-compose down來關閉容器，再重新啟動。使用命令docker-compose logs可以查看docker容器的日志。上述和docker容器相關的命令必須在yml文件同級的目錄下進行。

????????使用命令docker ps -a查看目前啟動的容器：