Redis Sentinel

 这节介绍Redis的高可用解决方案:Sentinel

1.介绍

 Sentinel是Redis官方推荐的高可用(HA)解决方案,当用Redis做master-slave的高可用方案时,假如master宕机了,Redis本身(包括它的很多客户端)都没有实现自动进行主备切换。

 Sentinel本身是一个运行在特殊模式下的Redis服务器,它能监控多个master-slave集群,发现master宕机后能进行自动切换。

2.获取信息方式

 sentinel通过配置项中的

    sentinel monitor        

选项来获取master节点的信息。

 在启动后sentinel会建立同master节点的命令连接和订阅连接。以便通过命令连接向主节点发送命令,通过订阅连接订阅服务器的 sentinel:hello 频道。

Redis Sentinel_第1张图片

 sentinel每10秒会向master节点发送INFO命令,通过分析命令的返回结果能够知道主节点和从节点的信息。对于每个从节点,sentinel也会向它建立一个命令连接和订阅连接。

 sentinel每2秒通过命令连接向所监听的节点发送订阅命令,如

    PUBLISH _sentinel_:hello …..

其中的信息包括了sentinel本身的信息以及自己记录的主节点信息。同时,sentinel也会订阅_sentinel_:hello频道,所以sentinel能够以这种方式同其他的sentinel节点通信,以同步信息,见goosip协议。

 当sentinel从订阅信息中发现一个新的sentinel节点时,会向该新发现的节点建立命令连接,最后监视同一主服务器的各个sentinel节点会形成互相连接的网络。

Redis Sentinel_第2张图片

3.节点失效

 配置项

    sentinel down-after-milliseconds <主节点名> <中断时间ms>

设置了sentinel主观下线的时间。sentinel每隔一秒就会向主节点发送PING命令,如果master在“中断时间”内不回应PONG 或者是回复了一个错误消息,那么这个sentinel会主观地(单方面地)认为这个master已经不可用了(SDOWN)。

 当sentinel判断主节点已经处于主观下线状态后,会向其他sentinel发送

 is-master-down-by-add

命令,以询问其他sentinel的状态,确认该主节点是否处于下线状态(主观下线或者客观下线)。当回复的下线状态的数量达到配置项中的quorum值时,则该sentinel会将主节点标记为客观下线状态(ODOWN)。

 当sentinel判断主节点处于客观下线状态后,会触发故障转移。

4.故障转移

 发生故障转移时,会从监听主节点的sentinel中选举出主的sentinel来处理故障转移的过程。选举的过程类似于Raft协议,由标记客观下线的sentinel节点充当candidate,向其他sentinel节点(follower)发起投票,当某个candidate从follower获得的票数超过一半后,该候选者就会成为leader。而sentinel中的epoch,配置纪元类似于Raft中的term,每次选举后都会自增。主要过程为:

  1. 每个充当candidate的sentinel节点都会要求其他sentinel节点发送is-master-down-addr命令,将自己设置为leader。

  2. 收到命令的sentinel节点,如果当前epoch和candidate传给他的epoch一样,说明他已经把自己的票投给了其他candidate。投过票给别的sentinel后,在当前epoch内自己就只能成为follower。如果该节点还没投过票,会采取先到先得的规则,将自己的票投给请求的candidate节点。

  3. 收到回复的candidate节点,会检查响应的epoch值和leader_runid值是否同自身的值一致,是的话则表示获得了一票。

  4. 当某个candidate节点获得半数以上的票数时,该节点便成为了leader节点。

  5. 如果一定时间内没法选举出leader节点,则每个candidate节点会等待随机时间后再次发起选举,知道选出leader节点为止。

 选举出领头sentinel节点后,将由该节点处理故障转移,过程如下:

  1. 在已下线主节点的所有从节点中,选出一个从节点,将其转换为主节点。

     主sentinel会按照下面的规则选择适合的slave节点上升为master节点:

    1) 去除已下线的slave节点

    2) 去除最近五秒内没有回复过主sentinel节点INFO信息的slave节点

    3) 去除与已下线主节点连接断开超过down-after-milliseconds*10毫秒的slave节点

    4) 根据各slave节点的优先级,从小到大排序,选择优先级最小的节点。对于相同优先级的节点,选择复制偏移量最大和runid最小的节点。

     最后向被选择出来的slave节点发送SLAVE OF NO ONE命令。

  2. 向已下线主节点下的所有从节点发送SLAVE OF命令,改为复制新的主节点。

  3. 将已下线主节点设置为新主节点的从节点。

 其中,上面步骤1)中的slave节点优先级由redis配置文件中的slave-priority N选项控制。0作为一个特殊的优先级,标识这个slave不能作为master,所以一个优先级为0的slave永远不会被
哨兵挑选提升为master。

 上步骤2) 中,从节点需要同步新的主节点的信息,期间会导致从节点不可用,可以通过

    sentinel parallel-syncs mymaster 

来控制同时进行同步的从节点的数量。这个数字越小,完成故障转移所需的时间就越长,但是如果这个数字越大,就意味着越多的slave因为复制而不可用。

5.脑裂时的数据一致性

 Redis不保证强一致性,在发生网络故障时,有可能出现脑裂。从脑裂发生到网络恢复正常,复制结束的这段时间里,异常主节点写入的数据将丢失。为了避免数据的丢失,可以对主节点增加如下配置:

    min-slaves-to-write 1   #执行写操作所需的最少slave服务器数量,如果数量少于设定的值,写操作将被拒绝
    
    min-slaves-max-lag 10   #网络延迟的最大时间,当写操作延迟大于所设定的时间,写操作将被拒绝

Redis Sentinel_第3张图片

个人公众号:啊驼

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