Redis之哨兵模式

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前言

从主从复制到哨兵模式。

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一、主从复制

1.概述

主从复制，是指将一台 Redis 服务器的数据，复制到其他的 Redis 服务器。

• 前者称为主节点（master / leader），后者称为从节点（slave/follower）。
• 数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。
• Master 以写为主，Slave 以读为主。
• 一个主节点可以有多个从节点（或没有从节点），但一个从节点只能有一个主节点。
• 默认情况下，每台 Redis 服务器都是主节点。

2.作用

数据冗余

主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。

故障恢复

当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复。这也是一种服务的冗余。

负载均衡

在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务，分担服务器负载。
尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高 Redis 服务器的并发量。

高可用

主从复制是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是 Redis 高可用的基础。
一般来说，要将 Redis 运用于工程项目中，只使用一台 Redis 是万万不能的，原因如下：

• 结构上：单个 Redis 服务器会发生单点故障，并且一台服务器需要处理所有的请求负载，压力较大。
• 容量上：单个 Redis 服务器内存容量有限，一般来说，单台 Redis 最大使用内存不应该超过 20G。

应用

电商网站上的商品，一般都是一次上传，无数次浏览的，说专业点也就是多读少写。
对于这种场景，我们可以使用如下这种架构：

3.模拟实践

搭建场景

进入redis.conf所在文件夹，复制三个redis.conf文件

cp redis.conf redis6379.conf
cp redis.conf redis6380.conf
cp redis.conf redis6381.conf

修改复制的文件

修改 redis6379.conf内的以下属性：

daemonize yes
pidfile /var/run/redis_6379.pid
logfile "6379.log"
dbfilename dump6379.rdb

修改 redis6380.conf内的以下属性：

daemonize yes
port 6380
pidfile /var/run/redis_6380.pid
logfile "6380.log"
dbfilename dump6380.rdb

修改 redis6381.conf内的以下属性：

daemonize yes
port 6381
pidfile /var/run/redis_6381.pid
logfile "6381.log"
dbfilename dump6381.rdb

启动三个redis服务器

redis-server /usr/local/redis6379.conf
redis-server /usr/local/redis6380.conf
redis-server /usr/local/redis6381.conf

查看

ps -ef|grep redis

说明已启动成功。

开三个窗口分别客户端连接三个服务
redis-cli -p 端口号 -a 密码 //没有密码不需要 -a 选项

redis-cli -p 6379  -a 123456
redis-cli -p 6380  -a 123456
redis-cli -p 6381  -a 123456

模拟实践

主要命令

info replication # 查看当前库信息
slaveof 主库IP 主库端口 # 指定主库（配从库不配主库）

查看三个库的信息

三个库的前两个信息都一样，目前都是主机且都没有从机（默认三个都是主机）：

配置一个主机（master），两个从机（slave）
slaveof host port # 找谁当老大

在6380和6381窗口输入以下命令：

slaveof 127.0.0.1 6379

查看6379、6380、6381信息：

主机赋值，从机取值，实现读写分离

在主机6379窗口赋值，两个从机都能获取到，但是从机不能赋值（会报错）。主机中的所有信息和数据都会自动被从机保存，

主机断开

这时从机依然是从机且正常工作。

主机再次恢复

主机恢复后再赋值，从机依然能够读取到，这样可以保证高可用。

从机断开

从机断开后，主机赋了新值，从机启动后无法获取到新值，原因是从机启动后又默认为主机了。

如果想从机断开再启动还为从机，就不要用命令行配置主机从机（只是临时配置），可以采取配置文件（redis.conf）直接指定（永久的）：

只要谋位的从机由主机变回从机，立马会从主机中获值。

谋朝篡位

主机断开后，从机如果想要当主机，可以使用 slaveof no one 进行“谋朝篡位”，从而变成主机。
但此时其他节点还是很“忠心”，依然认定之前的主机为主机，这样变成的主机是没有从机的，是个“孤家寡人”。
主机如果恢复，可以“平息叛乱”，之前的从机依旧认定它为主机，但是变成主机的那个从机不再认定原主机了。

如图可看出从机已经变成主机：

主机恢复，可以看出只有一个从机了（6781）：

从机复制主机信息数据的原理

改朝换代

前面的操作在实际场景中并不适用，因为我们希望的是主机断开后有从机作为主机，依旧实现主从复制。
所以在从机“谋朝篡位”后，还需要让剩余的从机“认主”，让他们都“归顺”于新的主机，但是这种需要自己在主机消失后，手动配置修改从机认定的主机。
这样原来的主机恢复后就变成了“孤家寡人”。
有没有好的方法让主机消失后，其中一个从机自动变成主机继续实现主从复制，避免故障呢，下面就要开始讲诉哨兵模式了。

二、哨兵模式

1.概述

• 主从切换技术的操作是：当主机宕机后，需要手动把一台从机切换为主机。这就需要人工干预，费事费力，还会造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式，更多时候，我们优先考虑哨兵模式。
• Redis 从 2.8 开始正式提供了 Sentinel（哨兵） 架构来解决这个问题。它是“谋朝篡位”的自动版，能够后台监控主机是否故障，如果故障了根据投票数自动将从机转换为主机。
• 哨兵模式是一种特殊的模式，首先 Redis 提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待 Redis 服务器响应，从而监控运行的多个 Redis 实例。

这里的哨兵有两个作用：

• 通过发送命令，让 Redis 服务器返回监控其运行状态，包括主机和从机。
• 当哨兵监测到 master 宕机，会自动将 slave 切换成 master，然后通过发布订阅模式通知其他的从机，修改配置文件，让它们切换主机。然而一个哨兵进程对 Redis 服务器进行监控，可能会出现问题，为此，我们可以使用多个哨兵进行监控。

各个哨兵之间还会进行监控，这样就形成了多哨兵模式：

假设主机宕机，哨兵 1 先检测到这个结果，系统并不会马上进行 failover（故障转移） 过程，仅仅是哨兵 1 主观的认为主机不可用，这个现象称为主观下线。

当后面的哨兵也检测到主机不可用，并且数量达到一定值时，哨兵之间就会进行一次投票，投票的结果由一个哨兵发起，进行 failover 操作。

切换成功后，就会通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的从机实现切换主机，这个过程称为客观下线。

2.配置使用

这里演示一个哨兵监测一个主机。

在 redis 目录下新建 myconfig 目录，并创建文件 sentinel.conf
具体看自己，我是在/usr/local目录下创建的myconfig，并在myconfig内创建 sentinel.conf
文件名必须为 sentinel.conf

mkdir myconfig
cd myconfig/
vim sentinel.conf

编写sentiel.conf

sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1
# sentinel monitor 被监控的名称 host port 1

末尾的 1 代表选票达到多少时选举成功

启动

在myconfig上一级文件输入以下命令：

redis-sentinel myconfig/sentinel.conf

主机断开

主机断开后，哨兵进程会监测到，然后发起选举，调用选举算法，最后选举 6380 为新的主机，6381 也认定其为主机。

主机恢复

之前断开的主机恢复后，哨兵进程也会检测到，但此时并不会将其再设为主机，而是设为新的主机的从机。

3.优缺点

优点：

• 哨兵集群模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式同样具有。
• 主从可以切换，故障可以转移，系统可用性更好。
• 哨兵模式是主从模式的升级，系统更健壮，可用性更高。

缺点：

• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。
• 实现哨兵模式的配置也不简单，甚至可以说有些繁琐。

4.sentinel.conf完整配置

# 哨兵 sentinel 实例运行的端口 默认 26379
port 26379
# 哨兵 sentinel 的工作目录
dir /tmp
# 哨兵 sentinel 监控的 redis 主节点的 ip port
# master-name 可以自己命名的主节点名字：只能由字母 A-z、数字 0-9、".-_"这三个字符组成。
# quorum 配置多少个 sentinel 哨兵统一认为 master 主节点失联那么这时客观上认为主节点失联了
# sentinel monitor    
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
# 当在 Redis 实例中开启了 requirepass foobared 授权密码 这样所有连接 Redis 实例的客户端都要提供密码
# 设置哨兵 sentinel 连接主从的密码，注意必须为主从设置一样的验证密码
# sentinel auth-pass  
sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
# 指定多少毫秒之后，主节点没有应答哨兵 sentinel，此时，哨兵主观上认为主节点下线，默认 30 秒
# sentinel down-after-milliseconds  
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# 这个配置项指定了在发生 failover 主备切换时最多可以有多少个 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
# sentinel parallel-syncs  
sentinel parallel-syncs mymaster 1
# 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面：
# 1. 同一个 sentinel 对同一个 master 两次 failover 之间的间隔时间
# 2. 当一个 slave 从一个错误的 master 那里同步数据开始计算时间。直到 slave 被纠正为向正确的 master 那里同步数据时。
# 3. 当想要取消一个正在进行的 failover 所需要的时间。
# 4. 当进行 failover 时，配置所有 slaves 指向新的 master 所需的最大时间。
#    不过，即使过了这个超时，slaves 依然会被正确配置为指向 master，但是就不按 parallel-syncs 所配置的规则来了
# 默认三分钟
# sentinel failover-timeout  
sentinel failover-timeout mymaster 180000
# SCRIPTS EXECUTION
# 配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
# 对于脚本的运行结果有以下规则：
# 若脚本执行后返回 1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为 10
# 若脚本执行后返回 2，或者比 2 更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。
# 如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为 1 时的行为相同。
# 一个脚本的最大执行时间为 60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个 SIGKILL 信号终止，之后重新执行。
# 通知型脚本:当 sentinel 有任何警告级别的事件发生时（比如说 redis 实例的主观失效和客观失效等），将会去调用这个脚本
# 这时这个脚本应该通过邮件，SMS 等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。
# 调用该脚本时，将传给脚本两个参数，一个是事件的类型，一个是事件的描述。
# 如果 sentinel.conf 配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则 sentinel 无法正常启动成功。
# 通知脚本
# sentinel notification-script  
sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
# 客户端重新配置主节点参数脚本
# 当一个 master 由于 failover 而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于 master 地址已经发生改变的信息。
# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
#       
# 目前  总是 “failover”， 是 “leader” 或者 “observer” 中的一个。
# 参数 from-ip，from-port，to-ip，to-port是用来和旧的 master 和新的 master (即旧的 slave)通信的
# 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。
# sentinel client-reconfig-script  
sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

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总结

以上就是哨兵模式的详细讲解。