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Redis哨兵的配置和原理

2022-08-08 15:54:00 【InfoQ】

哨兵

在一个典型的一主多从的Redis系统中，当主数据库遇到异常中断服务后，需要手动选择一个从数据库升级为主数据库，整个过程需要人工介入，难以自动化。
Redis2.8提供了哨兵2.0（2.6提供了1.0，但是问题较多），哨兵顾名思义就是监控Redis系统的运行状况。它的功能包括一下两个：
  • 监控主数据库和从数据库是否正常运行；
  • 主数据库出现故障时自动将从数据库升级为主数据库；
哨兵是一个独立的进行，在一个一主多从的Redis系统中，可以使用多个哨兵监控整个Redis系统，哨兵之间也会互相监控。

配置

null
基于前面的一主两从架构，为他们加入哨兵。
可以在三个redis节点的redis目录下找到sentinel.conf文件，这个文件就是哨兵的配置文件，修改配置如下：
sentinel monitor mymaster 192.168.2.101 6379 3
其中mymaster是要监控的主数据库名字，可以自定义；
接下来是主数据库的ip和端口；
最后一个3是指哨兵最低通过票数；
如果你需要后台启动，则修改daemonize参数：
daemonize yes
配置后如果有防火墙，不要忘记打开哨兵的端口，默认是26379。
最后，开启哨兵：
redis-sentinel /yourpath/sentinel.conf
做个测试，关闭主数据库（192.168.2.101）后，等待30秒（默认30秒）：
  • 哨兵将从数据库中的一个节点升级成主数据库（192.168.2.102）；
  • 将另一个从数据库（192.168.2.103）的主数据库（192.168.2.101）切换到新的主数据库（192.168.2.102）；
随后启动刚才关闭的主数据库（192.168.2.101）
  • 哨兵自动将其转为从数据库；
null

原理

监控过程

哨兵启动后，会与要监控的主数据库建立两条连接：
  • 一条用来用来订阅__sentinel__:hello频道以获取其他哨兵节点的信息；
  • 另一条用来定期向主数据库发送INFO等命令来获取主数据库本身的信息；
在和主数据库建立连接后，哨兵会定时执行下面3个操作：
  • 每10秒哨兵会向主数据库和从数据库发送INFO命令；
  • 每2秒哨兵会向主数据库和从数据库的__sentinel__:hello频道发送自己的信息；
  • 每1秒哨兵会向主数据库和从数据库和其他哨兵发送PING命令；
第一个操作是发送INFO命令，目的是获取主数据库的信息，以及主数据库的从数据库的信息，从而实现新节点的自动发现，并对从数据库也建立两条连接。
第二个操作是订阅__sentinel__:hello频道，并发送哨兵本身的信息，与同样监控该数据库的其他哨兵分享自己的信息，同时也能识别哨兵是否是新哨兵。哨兵与哨兵之间也会建立一个链接，用来发送PING命令；
第三个操作是发送PING命令，在发现了从数据库和其他哨兵后，要做的就是定时监控Redis服务是否停止，时间间隔与配置文件中的down-after-milliseconds有关，当这个值小于1秒时，哨兵会每隔该值的时间发送PING命令，当这个值大于1秒时，哨兵会每隔1秒发送一次PING命令。
配置方式是在sentinel.conf文件中加入：
sentinel down-after-milliseconds mymaster 600 # 600毫秒发送一个PING
当超过down-after-milliseconds时，如果PING的数据库未回复，则哨兵认为其
主观下线
。主观下线可以理解为当前的哨兵认为该节点下线了。
如果该节点是主数据库，则哨兵们会进一步判断是否需要对其进行故障修复：
哨兵会发送SENTINEL is-master-down-by-addr命令询问其他哨兵，判断他们是否也认为该主数据库下线，如果达到quorum参数，也就是我们在配置哨兵时的命令：
sentinel monitor mymaster 192.168.2.101 6379 3
的最后一个参数3，哨兵们会认为这个主数据库
客观下线
，并选举一个领头哨兵对主从系统发起故障恢复。

领头哨兵选举

要进行故障恢复，则需要选举出一个领头哨兵，领头哨兵的选择算法是Raft算法，具体过程如下：
发现主数据库客观下线的哨兵节点（A节点）想每个哨兵节点发送命令，要求对方选择自己成为领头哨兵；
如果目标哨兵节点没有选择过其他人，则会同意将A设置成领头哨兵；
如果A发现超过半数且超过quorum参数个哨兵节点同意选择自己，则A成功成为领头哨兵；
当有多个哨兵同时参选，则会出现没有任何节点当选的可能，此时每个参选节点将等待一个随即时间重新发起竞选，直到选举成功。

故障恢复

选择出领头哨兵后，会把从数据库中的一个挑选出来升级为主数据库：
  • 所有先线的从数据库中，选择优先级最高的，优先级可以通过slave-priority来设置；
  • 如果有多个一样优先级的从数据库，则复制的命令偏移量越大，越优先（与down掉的主数据库最接近）；
  • 如果还有多个备选，则选择运行ID较小的（运行ID不会重复）；
选择好节点后，领头哨兵将想这个节点发送slaveof no one，升级他为主数据库。
然后想其他从数据库发送slaveof命令切换主数据库。
最后更新内部的记录，将已经停止服务的旧的主数据库更新为新的主数据库的从数据库，当其回复后自动以从数据库的身份加入到主从架构中。

哨兵部署

哨兵的推荐部署方案：
  • 为每个节点（无论是主数据库还是从数据库）都部署一个哨兵；
  • 使每个哨兵与其对应的节点的网络环境相同或相近；
设置quorum的值为N/2+1，这样使得只有当大部分哨兵统一后才会选择领头哨兵进行故障恢复；
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