1、主Redis与各个从Redis之间能够实现高可用(监控、自动故障迁移等),这个委托给redis-sentinel来实现。
2、业务代码中为分散redis服务的压力,全部写操作走主库,部分读操作需要走从服务器的业务需求。(就目前jedis 2.6.2版本中的JedisSentinelPool做不到这点)
3、对多个Master-Slaves组成的高可用单元做sharding集群
概述
RedisSentinel
Sentinel(哨兵)是用于监控redis集群中Master状态的工具,其已经被集成在redis2.4+的版本中
Sentinel作用:
1):Master状态检测
2):如果Master异常,则会进行Master-Slave切换,将其中一个Slave作为Master,将之前的Master作为Slave
3):Master-Slave切换后,master_redis.conf、slave_redis.conf和sentinel.conf的内容都会发生改变,即master_redis.conf中会多一行slaveof的配置,sentinel.conf的监控目标会随之调换
Sentinel工作方式:
1):每个Sentinel以每秒钟一次的频率向它所知的Master,Slave以及其他 Sentinel 实例发送一个 PING 命令
2):如果一个实例(instance)距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值,则这个实例会被 Sentinel 标记为主观下线。
3):如果一个Master被标记为主观下线,则正在监视这个Master的所有 Sentinel 要以每秒一次的频率确认Master的确进入了主观下线状态。
4):当有足够数量的 Sentinel(大于等于配置文件指定的值)在指定的时间范围内确认Master的确进入了主观下线状态,则Master会被标记为客观下线
5):在一般情况下,每个Sentinel 会以每 10 秒一次的频率向它已知的所有Master,Slave发送 INFO 命令
6):当Master被Sentinel 标记为客观下线时,Sentinel 向下线的 Master 的所有 Slave 发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次
7):若没有足够数量的 Sentinel 同意 Master 已经下线, Master 的客观下线状态就会被移除。
若Master 重新向 Sentinel 的 PING 命令返回有效回复, Master 的主观下线状态就会被移除。
主观下线和客观下线
主观下线:SubjectivelyDown,简称 SDOWN,指的是当前 Sentinel 实例对某个redis服务器做出的下线判断。
客观下线:ObjectivelyDown,简称 ODOWN,指的是多个 Sentinel 实例在对Master Server做出 SDOWN 判断,并且通过 SENTINEL is-master-down-by-addr 命令互相交流之后,得出的Master Server下线判断,然后开启failover.
上图是一主一从节点,加上两个部署了sentinel的集群,sentinel集群之间会互相通信,沟通交流redis节点的状态,做出相应的判断并进行处理,这里的主观下线状态和客观下线状态是比较重要的状态,它们决定了是否进行故障转移
概述
Redis-Sentinel是Redis官方推荐的高可用性(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,而Redis-sentinel本身也是一个独立运行的进程,它能监控多个master-slave集群,发现master宕机后能进行自动切换。
它的主要功能有以下几点
· 不时地监控redis是否按照预期良好地运行;
· 如果发现某个redis节点运行出现状况,能够通知另外一个进程(例如它的客户端);
· 能够进行自动切换。当一个master节点不可用时,能够选举出master的多个slave(如果有超过一个slave的话)中的一个来作为新的master,其它的slave节点会将它所追随的master的地址改为被提升为master的slave的新地址。
Sentinel支持集群
很显然,只使用单个sentinel进程来监控redis集群是不可靠的,当sentinel进程宕掉后(sentinel本身也有单点问题,single-point-of-failure)整个集群系统将无法按照预期的方式运行。所以有必要将sentinel集群,这样有几个好处:
· 即使有一些sentinel进程宕掉了,依然可以进行redis集群的主备切换;
· 如果只有一个sentinel进程,如果这个进程运行出错,或者是网络堵塞,那么将无法实现redis集群的主备切换(单点问题);
· 如果有多个sentinel,redis的客户端可以随意地连接任意一个sentinel来获得关于redis集群中的信息。
Sentinel版本
Sentinel当前最新的稳定版本称为Sentinel 2(与之前的Sentinel 1区分开来)。随着redis2.8的安装包一起发行。安装完Redis2.8后,可以在redis2.8/src/里面找到Redis-sentinel的启动程序。
强烈建议:
如果你使用的是redis2.6(sentinel版本为sentinel 1),你最好应该使用redis2.8版本的sentinel 2,因为sentinel 1有很多的Bug,已经被官方弃用,所以强烈建议使用redis2.8以及sentinel 2。
运行Sentinel
运行sentinel有两种方式:
· 第一种
redis-sentinel /path/to/sentinel.conf
· 第二种
redis-server /path/to/sentinel.conf --sentinel
以上两种方式,都必须指定一个sentinel的配置文件sentinel.conf,如果不指定,将无法启动sentinel。sentinel默认监听26379端口,所以运行前必须确定该端口没有被别的进程占用。
Sentinel的配置
Redis源码包中包含了一个sentinel.conf文件作为sentinel的配置文件,配置文件自带了关于各个配置项的解释。典型的配置项如下所示:
sentinel monitormymaster 127.0.0.163792
sentineldown-after-milliseconds mymaster 60000
sentinelfailover-timeout mymaster 180000
sentinelparallel-syncs mymaster 1
sentinel monitorresque 192.168.1.363804
sentineldown-after-milliseconds resque 10000
sentinelfailover-timeout resque 180000
sentinelparallel-syncs resque 5
上面的配置项配置了两个名字分别为mymaster和resque的master,配置文件只需要配置master的信息就好啦,不用配置slave的信息,因为slave能够被自动检测到(master节点会有关于slave的消息)。需要注意的是,配置文件在sentinel运行期间是会被动态修改的,例如当发生主备切换时候,配置文件中的master会被修改为另外一个slave。这样,之后sentinel如果重启时,就可以根据这个配置来恢复其之前所监控的redis集群的状态。
接下来我们将一行一行地解释上面的配置项:
sentinel monitormymaster 127.0.0.163792
这一行代表sentinel监控的master的名字叫做mymaster,地址为127.0.0.1:6379,行尾最后的一个2代表什么意思呢?我们知道,网络是不可靠的,有时候一个sentinel会因为网络堵塞而误以为一个master redis已经死掉了,当sentinel集群式,解决这个问题的方法就变得很简单,只需要多个sentinel互相沟通来确认某个master是否真的死了,这个2代表,当集群中有2个sentinel认为master死了时,才能真正认为该master已经不可用了。(sentinel集群中各个sentinel也有互相通信,通过gossip协议)。
除了第一行配置,我们发现剩下的配置都有一个统一的格式:
sentinel
接下来我们根据上面格式中的option_name一个一个来解释这些配置项:
· down-after-milliseconds
sentinel会向master发送心跳PING来确认master是否存活,如果master在“一定时间范围”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(subjectively down, 也简称为SDOWN)。而这个down-after-milliseconds就是用来指定这个“一定时间范围”的,单位是毫秒。
不过需要注意的是,这个时候sentinel并不会马上进行failover主备切换,这个sentinel还需要参考sentinel集群中其他sentinel的意见,如果超过某个数量的sentinel也主观地认为该master死了,那么这个master就会被客观地(注意哦,这次不是主观,是客观,与刚才的subjectivelydown相对,这次是objectively down,简称为ODOWN)认为已经死了。需要一起做出决定的sentinel数量在上一条配置中进行配置。
· parallel-syncs
在发生failover主备切换时,这个选项指定了最多可以有多少个slave同时对新的master进行同步,这个数字越小,完成failover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replication而不可用。可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave处于不能处理命令请求的状态。
其他配置项在sentinel.conf中都有很详细的解释。
所有的配置都可以在运行时用命令SENTINEL SET command动态修改。
Sentinel的“仲裁会”
前面我们谈到,当一个master被sentinel集群监控时,需要为它指定一个参数,这个参数指定了当需要判决master为不可用,并且进行failover(主备切换)时,所需要的sentinel数量,本文中我们暂时称这个参数为票数(投票给master)
不过,当failover主备切换真正被触发后,failover并不会马上进行,还需要sentinel中的大多数sentinel授权后才可以进行failover。
当ODOWN(主观授权)时,failover被触发。failover一旦被触发,尝试去进行failover的sentinel会去获得“大多数”sentinel的授权(如果票数比大多数还要大的时候,则询问更多的sentinel)则授权的票数要比认为它DIE的票数多
这个区别看起来很微妙,但是很容易理解和使用。例如,集群中有5个sentinel,票数被设置为2,当2个sentinel认为一个master已经不可用了以后,将会触发failover,但是,进行failover的那个sentinel必须先获得至少3个sentinel的授权才可以实行failover。
如果票数被设置为5,要达到ODOWN状态,必须所有5个sentinel都主观认为master为不可用,要进行failover,那么得获得所有5个sentinel的授权。
配置版本号
为什么要先获得大多数sentinel的认可时才能真正去执行failover呢?
当一个sentinel被授权后,它将会获得宕掉的master的一份最新配置版本号,当failover执行结束以后,这个版本号将会被用于最新的配置。因为大多数sentinel都已经知道该版本号已经被要执行failover的sentinel拿走了,所以其他的sentinel都不能再去使用这个版本号。这意味着,每次failover都会附带有一个独一无二的版本号。我们将会看到这样做的重要性。
而且,sentinel集群都遵守一个规则:如果sentinel A推荐sentinel B去执行failover,B会等待一段时间后,自行再次去对同一个master执行failover,这个等待的时间是通过failover-timeout配置项去配置的。从这个规则可以看出,sentinel集群中的sentinel不会再同一时刻并发去failover同一个master,第一个进行failover的sentinel如果失败了,另外一个将会在一定时间内进行重新进行failover,以此类推。
redis sentinel保证了活跃性:如果大多数sentinel能够互相通信,最终将会有一个被授权去进行failover.
redis sentinel也保证了安全性:每个试图去failover同一个master的sentinel都会得到一个独一无二的版本号。
配置传播
一旦一个sentinel成功地对一个master进行了failover,它将会把关于master的最新配置通过广播形式通知其它sentinel,其它的sentinel则更新对应master的配置。
一个faiover要想被成功实行,sentinel必须能够向选为master的slave发送SLAVEOF NO ONE命令,然后能够通过INFO命令看到新master的配置信息。
当将一个slave选举为master并发送SLAVEOFNO ONE后,即使其它的slave还没针对新master重新配置自己,failover也被认为是成功了的,然后所有sentinels将会发布新的配置信息。
新配在集群中相互传播的方式,就是为什么我们需要当一个sentinel进行failover时必须被授权一个版本号的原因。
每个sentinel使用##发布/订阅##的方式持续地传播master的配置版本信息,配置传播的##发布/订阅##管道是:__sentinel__:hello。
因为每一个配置都有一个版本号,所以以版本号最大的那个为标准。
举个栗子:假设有一个名为mymaster的地址为192.168.1.50:6379。一开始,集群中所有的sentinel都知道这个地址,于是为mymaster的配置打上版本号1。一段时候后mymaster死了,有一个sentinel被授权用版本号2对其进行failover。如果failover成功了,假设地址改为了192.168.1.50:9000,此时配置的版本号为2,进行failover的sentinel会将新配置广播给其他的sentinel,由于其他sentinel维护的版本号为1,发现新配置的版本号为2时,版本号变大了,说明配置更新了,于是就会采用最新的版本号为2的配置。
这意味着sentinel集群保证了第二种活跃性:一个能够互相通信的sentinel集群最终会采用版本号最高且相同的配置。
SDOWN和ODOWN的更多细节
sentinel对于不可用有两种不同的看法,一个叫主观不可用(SDOWN),另外一个叫客观不可用(ODOWN)。SDOWN是sentinel自己主观上检测到的关于master的状态,ODOWN需要一定数量的sentinel达成一致意见才能认为一个master客观上已经宕掉,各个sentinel之间通过命令SENTINELis_master_down_by_addr来获得其它sentinel对master的检测结果。
从sentinel的角度来看,如果发送了PING心跳后,在一定时间内没有收到合法的回复,就达到了SDOWN的条件。这个时间在配置中通过is-master-down-after-milliseconds参数配置。
当sentinel发送PING后,以下回复之一都被认为是合法的:
PING replied with+PONG.
PING replied with-LOADING error.
PING replied with-MASTERDOWN error.
其它任何回复(或者根本没有回复)都是不合法的。
从SDOWN切换到ODOWN不需要任何一致性算法,只需要一个gossip协议:如果一个sentinel收到了足够多的sentinel发来消息告诉它某个master已经down掉了,SDOWN状态就会变成ODOWN状态。如果之后master可用了,这个状态就会相应地被清理掉。
正如之前已经解释过了,真正进行failover需要一个授权的过程,但是所有的failover都开始于一个ODOWN状态。
ODOWN状态只适用于master,对于不是master的redis节点sentinel之间不需要任何协商,slaves和sentinel不会有ODOWN状态。
Sentinel之间和Slaves之间的自动发现机制
虽然sentinel集群中各个sentinel都互相连接彼此来检查对方的可用性以及互相发送消息。但是你不用在任何一个sentinel配置任何其它的sentinel的节点。因为sentinel利用了master的发布/订阅机制去自动发现其它也监控了统一master的sentinel节点。
通过向名为__sentinel__:hello的管道中发送消息来实现。
同样,你也不需要在sentinel中配置某个master的所有slave的地址,sentinel会通过询问master来得到这些slave的地址的。
每个sentinel通过向每个master和slave的发布/订阅频道__sentinel__:hello每秒发送一次消息,来宣布它的存在。
每个sentinel也订阅了每个master和slave的频道__sentinel__:hello的内容,来发现未知的sentinel,当检测到了新的sentinel,则将其加入到自身维护的master监控列表中。
每个sentinel发送的消息中也包含了其当前维护的最新的master配置。如果某个sentinel发现
自己的配置版本低于接收到的配置版本,则会用新的配置更新自己的master配置。
在为一个master添加一个新的sentinel前,sentinel总是检查是否已经有sentinel与新的sentinel的进程号或者是地址是一样的。如果是那样,这个sentinel将会被删除,而把新的sentinel添加上去。(即每个master都有相关的其他sentinel和slave的信息,每个sentinel都通过了发布/订阅频道取得了master相关的sentinel和slave信息)
网络隔离时的一致性
redis sentinel集群的配置的一致性模型为最终一致性,集群中每个sentinel最终都会采用最高版本的配置。然而,在实际的应用环境中,有三个不同的角色会与sentinel打交道:
· Redis实例.
· Sentinel实例.
· 客户端.
为了考察整个系统的行为我们必须同时考虑到这三个角色。
下面有个简单的例子,有三个主机,每个主机分别运行一个redis和一个sentinel:
+-------------+
| Sentinel 1 | <--- Client A
| Redis 1 (M) |
+-------------+
|
|
+-------------+ | +------------+
| Sentinel 2 |-----+-- / partition / ----| Sentinel 3 | <--- Client B
| Redis 2 (S) | | Redis 3 (M)|
+-------------+ +------------+
在这个系统中,初始状态下redis3是master, redis1和redis2是slave。之后redis3所在的主机网络不可用了,sentinel1和sentinel2启动了failover并把redis1选举为master。
Sentinel集群的特性保证了sentinel1和sentinel2得到了关于master的最新配置。但是sentinel3依然持着的是就的配置,因为它与外界隔离了。
当网络恢复以后,我们知道sentinel3将会更新它的配置。但是,如果客户端所连接的master被网络隔离,会发生什么呢?
客户端将依然可以向redis3写数据,但是当网络恢复后,redis3就会变成redis的一个slave,那么,在网络隔离期间,客户端向redis3写的数据将会丢失。
也许你不会希望这个场景发生:
· 如果你把redis当做缓存来使用,那么你也许能容忍这部分数据的丢失。
· 但如果你把redis当做一个存储系统来使用,你也许就无法容忍这部分数据的丢失了。
因为redis采用的是异步复制,在这样的场景下,没有办法避免数据的丢失。然而,你可以通过以下配置来配置redis3和redis1,使得数据不会丢失。
min-slaves-to-write 1
min-slaves-max-lag10
通过上面的配置,当一个redis是master时,如果它不能向至少一个slave写数据(上面的min-slaves-to-write指定了slave的数量),它将会拒绝接受客户端的写请求。由于复制是异步的,master无法向slave写数据意味着slave要么断开连接了,要么不在指定时间内向master发送同步数据的请求了(上面的min-slaves-max-lag指定了这个时间)。
Sentinel状态持久化
snetinel的状态会被持久化地写入sentinel的配置文件中。每次当收到一个新的配置时,或者新创建一个配置时,配置会被持久化到硬盘中,并带上配置的版本戳。这意味着,可以安全的停止和重启sentinel进程。
无failover时的配置纠正
即使当前没有failover正在进行,sentinel依然会使用当前配置去设置监控的master。特别是:
· 根据最新配置确认为slaves的节点却声称自己是master(上文例子中被网络隔离后的的redis3),这时它们会被重新配置为当前master的slave。
· 如果slaves连接了一个错误的master,将会被改正过来,连接到正确的master。
Slave选举与优先级
当一个sentinel准备好了要进行failover,并且收到了其他sentinel的授权,那么就需要选举出一个合适的slave来做为新的master。
slave的选举主要会评估slave的以下几个方面:
· 与master断开连接的次数
· Slave的优先级
· 数据复制的下标(用来评估slave当前拥有多少master的数据)
· 进程ID
如果一个slave与master失去联系超过10次,并且每次都超过了配置的最大失联时间(down-after-milliseconds),如果sentinel在进行failover时发现slave失联,那么这个slave就会被sentinel认为不适合用来做新master的。
更严格的定义是,如果一个slave持续断开连接的时间超过
(down-after-milliseconds* 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state
就会被认为失去选举资格。(超时,或者断开次数太多)
符合上述条件的slave才会被列入master候选人列表,并根据以下顺序来进行排序:
1. sentinel首先会根据slaves的优先级来进行排序,优先级越小排名越靠前。
2. 如果优先级相同,则查看复制的下标,哪个从master接收的复制数据多,哪个就靠前。
3. 如果优先级和下标都相同,就选择进程ID较小的那个。
一个redis无论是master还是slave,都必须在配置中指定一个slave优先级。要注意到master也是有可能通过failover变成slave的。
如果一个redis的slave优先级配置为0,那么它将永远不会被选为master。但是它依然会从master哪里复制数据。
Sentinel和Redis身份验证
当一个master配置为需要密码才能连接时,客户端和slave在连接时都需要提供密码。
master通过requirepass设置自身的密码,不提供密码无法连接到这个master。
slave通过masterauth来设置访问master时的密码。
但是当使用了sentinel时,由于一个master可能会变成一个slave,一个slave也可能会变成master,所以需要同时设置上述两个配置项。
Sentinel API
Sentinel默认运行在26379端口上,sentinel支持redis协议,所以可以使用redis-cli客户端或者其他可用的客户端来与sentinel通信。
有两种方式能够与sentinel通信:
· 一种是直接使用客户端向它发消息
· 另外一种是使用发布/订阅模式来订阅sentinel事件,比如说failover,或者某个redis实例运行出错,等等。
Sentinel命令
sentinel支持的合法命令如下:
· PING sentinel回复PONG.
· SENTINELmasters 显示被监控的所有master以及它们的状态.
· SENTINELmaster
· SENTINELslaves
· SENTINELget-master-addr-by-name
· SENTINELreset
· SENTINELfailover
动态修改Sentinel配置
从redis2.8.4开始,sentinel提供了一组API用来添加,删除,修改master的配置。
需要注意的是,如果你通过API修改了一个sentinel的配置,sentinel不会把修改的配置告诉其他sentinel。你需要自己手动地对多个sentinel发送修改配置的命令。
以下是一些修改sentinel配置的命令:
· SENTINELMONITOR
· SENTINELREMOVE
· SENTINELSET
· SENTINELSET objects-cache-master down-after-milliseconds 1000
只要是配置文件中存在的配置项,都可以用SENTINEL SET命令来设置。这个还可以用来设置master的属性,比如说quorum(票数),而不需要先删除master,再重新添加master。例如:
SENTINEL SET objects-cache-master quorum 5
增加或删除Sentinel
由于有sentinel自动发现机制,所以添加一个sentinel到你的集群中非常容易,你所需要做的只是监控到某个Master上,然后新添加的sentinel就能获得其他sentinel的信息以及master所有的slaves。
如果你需要添加多个sentinel,建议你一个接着一个添加,这样可以预防网络隔离带来的问题。你可以每个30秒添加一个sentinel。最后你可以用SENTINEL MASTER mastername来检查一下是否所有的sentinel都已经监控到了master。
删除一个sentinel显得有点复杂:因为sentinel永远不会删除一个已经存在过的sentinel,即使它已经与组织失去联系很久了。
要想删除一个sentinel,应该遵循如下步骤:
1. 停止所要删除的sentinel
2. 发送一个SENTINEL RESET * 命令给所有其它的sentinel实例,如果你想要重置指定master上面的sentinel,只需要把*号改为特定的名字,注意,需要一个接一个发,每次发送的间隔不低于30秒。
3. 检查一下所有的sentinels是否都有一致的当前sentinel数。使用SENTINELMASTER mastername 来查询。
删除旧master或者不可达slave
sentinel永远会记录好一个Master的slaves,即使slave已经与组织失联好久了。这是很有用的,因为sentinel集群必须有能力把一个恢复可用的slave进行重新配置。
并且,failover后,失效的master将会被标记为新master的一个slave,这样的话,当它变得可用时,就会从新master上复制数据。
然后,有时候你想要永久地删除掉一个slave(有可能它曾经是个master),你只需要发送一个SENTINEL RESET master命令给所有的sentinels,它们将会更新列表里能够正确地复制master数据的slave。
发布/订阅
客户端可以向一个sentinel发送订阅某个频道的事件的命令,当有特定的事件发生时,sentinel会通知所有订阅的客户端。需要注意的是客户端只能订阅,不能发布。
订阅频道的名字与事件的名字一致。例如,频道名为sdown 将会发布所有与SDOWN相关的消息给订阅者。
如果想要订阅所有消息,只需简单地使用PSUBSCRIBE *
以下是所有你可以收到的消息的消息格式,如果你订阅了所有消息的话。第一个单词是频道的名字,其它是数据的格式。
注意:以下的instance details的格式是:
如果这个redis实例是一个master,那么@之后的消息就不会显示。
+reset-master
+slave
+failover-state-reconf-slaves
+failover-detected
+slave-reconf-sent
+slave-reconf-inprog
+slave-reconf-done
-dup-sentinel
+sentinel
+sdown
-sdown
+odown
-odown
+new-epoch
+try-failover
+elected-leader
+failover-state-select-slave
no-good-slave
selected-slave
failover-state-send-slaveof-noone
failover-end-for-timeout
failover-end
switch-master
+tilt -- 进入Tilt模式。
-tilt -- 退出Tilt模式。
TILT 模式
redis sentinel非常依赖系统时间,例如它会使用系统时间来判断一个PING回复用了多久的时间。
然而,假如系统时间被修改了,或者是系统十分繁忙,或者是进程堵塞了,sentinel可能会出现运行不正常的情况。
当系统的稳定性下降时,TILT模式是sentinel可以进入的一种的保护模式。当进入TILT模式时,sentinel会继续监控工作,但是它不会有任何其他动作,它也不会去回应is-master-down-by-addr这样的命令了,因为它在TILT模式下,检测失效节点的能力已经变得让人不可信任了。
如果系统恢复正常,持续30秒钟,sentinel就会退出TITL模式。
-BUSY状态
注意:该功能还未实现。
当一个脚本的运行时间超过配置的运行时间时,sentinel会返回一个-BUSY 错误信号。如果这件事发生在触发一个failover之前,sentinel将会发送一个SCRIPT KILL命令,如果script是只读的话,就能成功执行。