進階的Redis之Sentinel原理及實戰

摘要： Redis作為一款高效的記憶體資料庫，可作用於方方面面，相信如今專案的開發都離不開它。大家可能都知道Redis是高可用的，但很少知道具體高可用是利用什麼去實現的。 拋兩個問題： 只部署一個Redis例項，如果這個例項掛了就無法讀寫資料了，那怎麼做例項備份？ 部署了兩個Re...

Redis作為一款高效的記憶體資料庫，可作用於方方面面，相信如今專案的開發都離不開它。大家可能都知道Redis是高可用的，但很少知道具體高可用是利用什麼去實現的。

拋兩個問題：

1. 只部署一個Redis例項，如果這個例項掛了就無法讀寫資料了，那怎麼做例項備份？
2. 部署了兩個Redis，一主一從做複製，從只讀，如果主掛了，那這個服務還怎麼正常對外服務？

顯然，要做到高可用，首先要有足夠多的Redis例項（最好三臺以上），一主多從。然後再主掛了的時候，要有機制讓其他例項替代主的位置。

哨兵服務Sentinel，就是這套題的答案，它是一個檢查redis服務下線並補償的服務。下面我們來完整了解下Sentinel的作用和工作原理，最後實驗下它的效果。

Sentinel簡介

直接看下最新版的官方的介紹

大致意思是，Sentinel為Redis提供高可用。利用Sentinel，在無人干預的情況下，可用讓Redis服務抵禦一定程度的故障。

巨集觀層面，Sentinel擁有以下幾個功能：

• 監控（Monitoring），Sentinel可用持續不斷地檢查主從例項是否如期執行。
• 通知（Notification），當某個被監控的Redis例項出問題的時候，可以通過API介面向系統管理員和其他應用服務發通知。
• 自動故障轉移（Automatic failover），當主出現故障時，Sentinel會自動啟動故障轉移流程，把其中一個從庫提升為主庫，然後其他從庫重新認新主。叢集也會返回新的地址給客戶端。
• 配置提供（Configuration provider），Sentinel可以作為服務註冊中心，讓客戶端直接連線請求Sentinel去獲取主庫的地址。如果出現自動故障轉移，Sentinel也會提供新的主庫地址。

P.S. 文中所描述的庫和伺服器都是指Redis的server例項。

高可用工作原理

下面我們以Sentinel的故障轉移為核心，來看看它具體是怎麼實現Sentinel的。

• 啟動並初始化Sentinel
  執行 redis-sentinel /usr/local/etc/redis-sentinel.conf Sentinel是Redis的特殊模式，執行 redis-server /usr/local/etc/redis-sentinel.conf --sentinel 命令也是完全一樣的。其實在啟動Sentinel的時候，redis只是把執行程式碼切換到sentinel模式。 Sentinel模式下，具體的功能如圖，

  

• 初始化master屬性
  配置檔案中是需要指定了監控的主庫，然後再初始化階段把Sentinel例項中的master屬性初始化。

  

• Sentinel向主庫建立網路連線
  在master屬性初始化後，Sentinel首先就需要和該主庫建立網路連線。Sentinel會對每個被監視的主庫建立兩個連結。一個命令連結，用於給主庫傳送操作命令的。另一個是訂閱連結，訂閱主庫的_ sentinel _:hello頻道，主要用於發現其他Sentinel的存在（後面會說到）。

  

• 獲取主庫資訊
  Sentinel預設以十秒一次，通過命令連結，給主庫傳送INFO命令，來獲取主庫的當前資訊。資訊包括該主庫的執行id以及該主庫下所有從庫的ip埠。

  

• 根據主庫資訊，獲取從庫資訊
  如果Sentinel在獲取主庫資訊時候，發現有新未連結的從庫，會與該從庫同樣建立兩條連結。建立連結後，Sentinel同樣會給從庫通過命令連結傳送INFO命令，從而獲取該從庫的伺服器資訊。

  

• 向主和從傳送伺服器訊息
  Sentinel預設以兩秒一次，通過命令連結，對_ sentinel _:hello頻道傳送Sentinel自身資訊與被監控的主庫資訊。該頻道是之前Sentinel與所有主從庫都建立的頻道連結。所以被監視的主從庫都會收到傳送訊息的Sentinel資訊與主庫資訊。
• 接收主從頻道訊息，找出其他Sentinel
  因為Sentinel訂閱了_ sentinel _:hello的訊息，所以在之前向主從庫傳送訊息的時候，同時會通過訂閱連結收到訂閱的內容。這個作用在於，部署多個Sentinel時，其他Sentinel就會知道傳送訊息的那個Sentinel的存在。

  

• 與其他Sentinel建立連線
  當Sentinel發現有其他Sentinel存在的時候，就會與其他Sentinel建立一條命令連結，用於在後續情況傳送命令。但Sentinel之間不會建立訂閱連結，因為訂閱連結是用於發現其他Sentinel的存在的。

  

• 主觀下線
  Sentinel預設以一秒一次，通過命令連結，對所有伺服器（包括主從、其他Sentinel）傳送PING命令來檢測服務是否線上。如果一個服務在引數 down-after-millisecond 內連續返回無效回覆，那麼Sentinel會對該服務標記為主觀下線狀態。所謂的主觀下線，就是Sentinel自己認為該服務下線了。

  

• 主庫客觀下線
  當Sentinel將一個主庫主觀下線後，為了判斷是否其他Sentinel都認為該主庫下線了，會通過 is-master-down-by-addr 命令詢問。當認為下線的Sentinel資料大於配置中的quorum數時，Sentinel會標記該主庫為客觀下線。
• 選舉Sentinel leader
  當Sentinel將主庫客觀下線後，會與其他Sentinel進行協商，選舉出一個leader來執行後續的Failover（故障轉移）。
• 選出新主庫
  leader按從庫優先順序配置、複製偏移量、執行id來選舉出新的主庫。leader會向挑選出來的從庫傳送SLAVEOF no one命令，將從庫提升為master角色，成為主庫。

  

• 讓從庫複製新主庫
  在選出新主庫後，就是讓原來的從庫去複製新主庫。leader Sentinel通過給剩餘舊從庫傳送SLAVEOF命令即可。

  

• 舊主庫變為新主庫的從庫
  當原來故障的主庫再次上線的時候，Sentinel會發送SLAVEOF命令，讓其成為新主庫的從庫。

  

實驗實戰

1. 啟動三個Redis例項

redis-server --port 6379 &
redis-server --port 6380 &
redis-server --port 6381 &
複製程式碼

注意最好各個例項的priority不同，用於故障轉移選主。否則可能會找不到新主。 2. 把80與81的例項作為79的從伺服器 在80與81上執行

SLAVEOF 127.0.0.1 6379
複製程式碼

3. 啟動sentinel

redis-sentinel /usr/local/etc/redis-sentinel.conf
複製程式碼

其中的Sentinel配置包含

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 1
複製程式碼

可以觀察到sentinel已經添加了一主兩從的監控。

4. 把主庫的例項關掉

127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
複製程式碼

5. 故障轉移 redis-cli連上sentinel可以看到，當sentinel檢測到主庫下線，後面根據一些列操作把81替換為主庫，其他庫為81的從庫，並且79是下線的新從庫。

   

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