1、Redis哨兵介绍

sentinal,中文名是哨兵

A、哨兵是redis集群架构中非常重要的一个组件,主要功能如下

  1. 集群监控,负责监控redis master和slave进程是否正常工作

  2. 消息通知,如果某个redis实例有故障,那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员

  3. 故障转移,如果master node挂掉了,会自动转移到slave node上

  4. 配置中心,如果故障转移发生了,通知client客户端新的master地址

B、哨兵本身也是分布式的,作为一个哨兵集群去运行,互相协同工作

  1. 故障转移时,判断一个master node是宕机了,需要大部分的哨兵都同意才行,涉及到了分布式选举的问题

  2. 即使部分哨兵节点挂掉了,哨兵集群还是能正常工作的

2、哨兵的核心知识

  1. 哨兵至少需要3个实例,来保证自己的健壮性

  2. 哨兵 + redis主从的部署架构,是不会保证数据零丢失的,只能保证redis集群的高可用性

  3. 对于哨兵 + redis主从这种复杂的部署架构,尽量在测试环境和生产环境,都进行充足的测试和演练

3、为什么redis哨兵集群只有2个节点无法正常工作?

  1. 哨兵集群必须部署2个以上节点

  2. 如果哨兵集群仅仅部署了个2个哨兵实例,quorum=1

+----+         +----+   

| M1 |---------| R1 |  

| S1 |         | S2 |  

+----+         +----+

Configuration: quorum = 1

master宕机,s1和s2中只要有1个哨兵认为master宕机就可以还行切换,同时s1和s2中会选举出一个哨兵来执行故障转移

同时这个时候,需要majority,也就是大多数哨兵都是运行的,2个哨兵的majority就是2(2的majority=2,3的majority=2,5的

majority=3,4的majority=2),2个哨兵都运行着,就可以允许执行故障转移但是如果整个M1和S1运行的机器宕机了,那么哨兵只有1

个了,此时就没有majority来允许执行故障转移,虽然另外一台机器还有一个R1,但是故障转移不会执行

4、经典的3节点哨兵集群

+----+
      | M1 |
      | S1 |
      +----+
        |
+----+   |   +----+
| R2 |----+----| R3 |
| S2 |         | S3 |
+----+         +----+

Configuration: quorum = 2,majority

如果M1所在机器宕机了,那么三个哨兵还剩下2个,S2和S3可以一致认为master宕机,然后选举出一个来执行故障转移

同时3个哨兵的majority是2,所以还剩下的2个哨兵运行着,就可以允许执行故障转移

5、redis哨兵主备切换的数据丢失问题及解决方法

5.1主备切换的过程,可能会导致数据丢失

5.1.1、异步复制导致的数据丢失?

因为master -> slave的复制是异步的,所以可能有部分数据还没复制到slave,master就宕机了,此时这些部分数据就丢失了

5.1.2、脑裂导致的数据丢失

脑裂,也就是说,某个master所在机器突然脱离了正常的网络,跟其他slave机器不能连接,但是实际上master还运行着

此时哨兵可能就会认为master宕机了,然后开启选举,将其他slave切换成了master这个时候,集群里就会有两个master,也就是所谓

的脑裂。 此时虽然某个slave被切换成了master,但是可能client还没来得及切换到新的master,还继续写向旧master的数据可能也丢失了

因此旧master再次恢复的时候,会被作为一个slave挂到新的master上去,自己的数据会清空,重新从新的master复制数据。

5.2、解决异步复制和脑裂导致的数据丢失

min-slaves-to-write 1
min-slaves-max-lag 10

要求至少有1个slave,数据复制和同步的延迟不能超过10秒

如果说一旦所有的slave,数据复制和同步的延迟都超过了10秒钟,那么这个时候,master就不会再接收任何请求了

上面两个配置可以减少异步复制和脑裂导致的数据丢失

5.2.1、减少异步复制的数据丢失

有了min-slaves-max-lag这个配置,就可以确保说,一旦slave复制数据和ack延时太长,就认为可能master宕机后损失的数据太多了,那么就拒绝写请求,这样可以把master宕机时由于部分数据未同步到slave导致的数据丢失降低的可控范围内

2.2.2、减少脑裂的数据丢失

如果一个master出现了脑裂,跟其他slave丢了连接,那么上面两个配置可以确保说,如果不能继续给指定数量的slave发送数据,而且slave超过10秒没有给自己ack消息,那么就直接拒绝客户端的写请求这样脑裂后的旧master就不会接受client的新数据,也就避免了数

据丢失上面的配置就确保了,如果跟任何一个slave丢了连接,在10秒后发现没有slave给自己ack,那么就拒绝新的写请求因此在脑裂场景下,最多就丢失10秒的数据!

6、redis哨兵的核心底层原理

6.1、sdown和odown转换机制

1、sdown和odown两种失败状态

2、sdown是主观宕机,就一个哨兵如果自己觉得一个master宕机了,那么就是主观宕机

3、odown是客观宕机,如果quorum数量的哨兵都觉得一个master宕机了,那么就是客观宕机

4、sdown达成的条件很简单,如果一个哨兵ping一个master,超过了is-master-down-after-milliseconds指定的毫秒数之后,就主观认为master宕机

5、sdown到odown转换的条件很简单,如果一个哨兵在指定时间内,收到了quorum指定数量的其他哨兵也认为那个master是sdown了,那么就认为是odown了,客观认为master宕

6.2、哨兵集群自动发现机制

1、哨兵互相之间的发现,是通过redis的pub/sub系统实现的,每个哨兵都会往sentinel:hello这个

channel里发送一个消息,这时候所有其他哨兵都可以消费到这个消息,并感知到其他的哨兵的存在

2、每隔两秒钟,每个哨兵都会往自己监控的某个master+slaves对应的sentinel:hello channel里发送一个

消息,内容是自己的host、ip和runid还有对这个master的监控配置

3、每个哨兵也会去监听自己监控的每个master+slaves对应的sentinel:hello channel,然后去感知到同样

在监听这个master+slaves的其他哨兵的存在

4、每个哨兵还会跟其他哨兵交换对master的监控配置,互相进行监控配置的同步

6.3、slave->master选举算法

如果一个master被认为odown了,而且majority哨兵都允许了主备切换,那么某个哨兵就会执行主备切换操

作,此时首先要选举一个slave来。

首先考虑slave的一些信息

(1、跟master断开连接的时长 (2、slave优先级 (3、复制offset (4、run id

如果一个slave跟master断开连接已经超过了down-after-milliseconds的10倍,外加master宕机的时长,那么slave就被认为不适合选举为master (down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state

接下来会对slave进行排序

(1)按照slave优先级进行排序,slave priority越低,优先级就越高

(2)如果slave priority相同,那么看replica offset,哪个slave复制了越多的数据,offset越靠后,优先级就越高

(3)如果上面两个条件都相同,那么选择一个run id比较小的那个slave

6.4、slave配置的自动纠正

哨兵会负责自动纠正slave的一些配置,比如slave如果要成为潜在的master候选人,哨兵会确保slave在复制现有master的数据; 如果slave连接到了一个错误的master上,比如故障转移之后,那么哨兵会确保它们连接到正确的master上

6.5、quorum和majority

quorum:确认odown的最少的哨兵数量

majority:授权进行主从切换的最少的哨兵数量

每次一个哨兵要做主备切换,首先需要quorum数量的哨兵认为odown,然后选举出一个哨兵来做切换,这个哨兵还得得到majority哨兵的授权,才能正式执行切换

如果quorum < majority,比如5个哨兵,majority就是3,quorum设置为2,那么就3个哨兵授权就可以执行切换

但是如果quorum >= majority,那么必须quorum数量的哨兵都授权,比如5个哨兵,quorum是5,那么必须5个哨兵都同意授权,才能执行切换

6.6、configuration epoch

哨兵会对一套redis master+slave进行监控,有相应的监控的配置

执行切换的那个哨兵,会从要切换到的新master(salve->master)那里得到一个configuration epoch,这就是一个version号,每次切换的version号都必须是唯一的

如果第一个选举出的哨兵切换失败了,那么其他哨兵,会等待failover-timeout时间,然后接替继续执行切换,此时会重新获取一个新的configuration epoch,作为新的version号

6.7、configuraiton传播

哨兵完成切换之后,会在自己本地更新生成最新的master配置,然后同步给其他的哨兵,就是通过之前说的pub/sub消息机制

这里之前的version号就很重要了,因为各种消息都是通过一个channel去发布和监听的,所以一个哨兵完成一次新的切换之后,新的master配置是跟着新的version号的

其他的哨兵都是根据版本号的大小来更新自己的master配置的

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