Redis:哨兵

一、概念介绍

Redis Sentinel，即Redis哨兵，在Redis 2.8版本开始引入，实现了自动化的故障恢复，缺陷是：写操作无法负载均衡，存储能力受到单机的限制。

哨兵主要涉及到下面几个功能，核心功能是主节点的自动故障转移：

1.监控（Monitoring）：
哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
2.自动故障转移（Automatic failover）：
当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，
它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
3.配置提供者（Configuration provider）：
客户端在初始化时，通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
4.通知（Notification）：
哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
备注：
监控和自动故障转移功能，使得哨兵可以及时发现主节点故障并完成转移；
而配置提供者和通知功能，则需要在与客户端的交互中才能体现。

（Redis官方文档）

架构图参见下图：

1.第一层的就是哨兵节点：
哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据。
2.第二层的是数据节点，包括主、从节点，对于主节点和从节点来说，它们都是数据节点。

二、原理介绍

问题1: 既然哨兵节点的主要功能是故障转移，那么哨兵节点就必须要有办法知道这些节点的状态是好的还是坏的，以及哪些是主节点，哪些是从节点，对于这些，哨兵节点是如何操作的呢？

答案：每个哨兵节点维护了3个定时任务，它们分别针对不同节点并且每一个定时任务所做的事情比较固定，定时任务的功能分别如下：

1.哨兵与主从节点之间：通过向主从节点发送info命令获取最新的主从结构；
2.哨兵与哨兵之间：通过发布订阅功能获取其他哨兵节点的信息；
3.保活校验：通过向其他节点发送ping命令进行心跳检测，判断是否下线。

问题2:哨兵节点是如何知道节点下线的呢？

答案：下线在这里分为主观下线和客观下线，哨兵是根据这两种不同的下线方式来对数据节点进行下线判断的。

主观下线：在心跳检测的定时任务中，如果其他节点超过一定时间没有回复，哨兵节点就会将其进行主观下线。

客观下线：哨兵节点在对主节点进行主观下线后，会通过sentinel is-master-down-by-addr命令询问其他哨兵节点该主节点的状态；如果判断主节点下线的哨兵数量达到一定数值，则对该主节点进行客观下线。

（备注：客观下线是主节点才有的概念；如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。）

问题3: 哨兵节点是如何进行故障转移的呢？

答案：在判断出来主节点的客观下线之后，会先选举领导者哨兵节点，然后在进行故障转移。

1）选举领导者哨兵节点：当主节点被判断客观下线以后，各个哨兵节点会进行协商，选举出一个领导者哨兵节点，并由该领导者节点对其进行故障转移操作。

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，算法描述如下所示：

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。
一般来说，哨兵选择的过程很快，谁先完成客观下线，一般就能成为领导者。

2）故障转移：

选举出的领导者哨兵，开始进行故障转移操作，该操作大体可以分为3个步骤：

1.在从节点中选择新的主节点：
选择的原则是，首先过滤掉不健康的从节点；
然后选择优先级最高的从节点(由slave-priority指定)；
如果优先级无法区分，则选择复制偏移量最大的从节点；
如果仍无法区分，则选择runid最小的从节点。
2. 更新主从状态：
通过slaveof no one命令，让选出来的从节点成为主节点；
并通过slaveof命令让其他节点成为其从节点。
3. 将已经下线的主节点设置为新的主节点的从节点，
当该节点重新上线后，它会成为新的主节点的从节点。

三、使用哨兵的注意点：

1.哨兵节点的数量应不止一个，一方面增加哨兵节点的冗余，避免哨兵本身成为高可用的瓶颈；另一方面减少对下线的误判。此外，这些不同的哨兵节点应部署在不同的物理机上。

2.哨兵节点的数量应该是奇数，便于哨兵通过投票做出“决策”：领导者选举的决策、客观下线的决策等。

3.各个哨兵节点的配置应一致，包括硬件、参数等；此外，所有节点都应该使用ntp或类似服务，保证时间准确、一致。

参考资料：

https://redis.io/topics/sentinel

http://www.redis.cn

https://www.cnblogs.com/kismetv/p/9609938.html