Redis集群-哨兵模式原理（Sentinel）

Posted 2022-12-01 IT-老牛

文章目录

• • 1.哨兵模式（Sentinel）
  • 2.Sentinel系统与各个节点的通讯
  • • 2.2.1.Sentinel如何判断主服务器下线
  • 3 .Sentinel如何判断主服务器下线
  • • 3.1.选举领头Sentinel
    • 3.2.新主服务器的选举&故障转移

1.哨兵模式（Sentinel）

哨兵模式是Redis的高可用性解决方案：由一个或多个Sentinel实例组成的Sentinel系统可以同时监控任意多个主服务器，以及每个主服务器下的所有从服务器。在监视到主服务器进入下线状态时，自动将下线主服务器属下的某个从服务器升级为新的主服务器，然后由新的主服务器代替已下线的主服务器继续处理命令请求。

示意图

• 双环代表主服务器server1
• 单环代表三个从服务器server2、server3、server4
• server2、server3、server4三个从服务器正在复制主服务器server1，而sentinel系统正在监听所有四个服务器

可以看出哨兵模式就是在主从复制模式之上添加了哨兵系统，从而实现故障的自动转移

故障转移

如上图16-3所示，主服务server1挂掉了，处于下线状态，那么server2、server3、server4对主服务器的复制操作将被终止，并且隔一段时间sentinel系统也会察觉到server1的下线，下面先说一下故障转移的流程：

1. Sentinel系统会挑选server1属下的其中一个从服务器，并选中的从服务器升级为新的主服务器
2. Sentinel系统会向server1属下的所有从服务器发送新的复制命令，让他们成为新的主服务器的从服务器，当所有从服务器都开始复制新的主服务器时，故障转移操作执行完毕
3. Sentinel系统还会继续监听已下线的server1，如果它重新上线时，会将它设置为新的主服务器的从服务器

2.Sentinel系统与各个节点的通讯

2.2.1.Sentinel如何判断主服务器下线

主观下线

在默认情况下，Sentinel系统会以每秒一次的频率向所有与它创建了命令连接的实例发送PING命令，并通过实例返回的结果来判断实例是否在线。

如果一个实例在down-after-milliseconds毫秒内（默认30s），连续向Sentinel返回无效回复，那该Sentinel就会将其标记为主观下线状态。

Sentinal配置文件中的down-after-milliseconds选项指定了Sentinel判断实例进入主观下线所需的时间长度

客观下线
当Sentinel将一个主服务器判断为主观下线之后，为了确认这个主服务器是否真的下线了，它会向同样监视这一主服务器的其他Sentinel进行询问，看它们是否也认为主服务器已经是下线状态（可以是主观下线或客观下线），当Sentinel从其他Sentinel那里接受到足够数量的已下线判断之后，Sentinel就会将从服务器判定为客观下线，并对主服务器开始执行故障转移操作。

客观下线状态的判断条件：当认为主服务器已经进入下线状态的Sentinel的数量，超过Sentinel配置中设置的quorum参数的值，那么该Sentinel就会认为主服务器已经进入客观下线状态。

上面配置的含义：包括当前Sentinel在内，只要总共有两个Sentinel认为主服务器已经下线，那么当前Sentinel就将主服务器判断为客观下线。

当Sentinel将一个主服务器判断为主观下线后，它会向同样监视该主服务器的其他Sentinel进行询问，看它们是否同意这个主服务器已经进入主观下线状态。

3 .Sentinel如何判断主服务器下线

3.1.选举领头Sentinel

当一个主服务器被判断为客观下线时，监视这个下线主服务器的各个Sentinel会进行协商，选举出一个领头Sentinel，并由领头Sentinel对下线主服务器执行故障转移操作。

选举领头Sentinel的规则：

1.所有在线的Sentinel都有被选为领头Sentinel的资格，换句话说，监视同一个主服务器的 多个在线Sentinel中的任意一个都有可能成为领头Sentinel

2.每次进行领头Sentinel选举之后，不论选举是否成功，所有Sentinel的配置纪元 （configuration epoch）的值都会自增一次。 配置纪元实际上就是一个计数器，并没有什么特 别的。

3.在一个配置纪元里面， 所有Sentinel都有一次将某个Sentinel设置为局部领头Sentinel的机会 并且局部领头一旦设置，在这个配置每个发现主服务器进入客观下线的Sentinel都会要求其他Sentinel将自己设置为局部领头Sentinel。

4.当一个Sentinel（源Sentinel）向另一个Sentinel（目标Sentinel）发送SENTINEL ismaster-down-by-addr命令，并且命令中的runid参数不是*符号而是源Sentinel的运行ID时，这表示源Sentinel要求目标Sentinel将前者设置为后者的局部领头Sentinel

5.Sentinel设置局部领头Sentinel的规则是先到先得：最先向目标Sentinel发送设置要求的源Sentinel将成为目标Sentinel的局部领头Sentinel，而之后接收到的所有设置要求都会被目标Sentinel拒绝

6.目标Sentinel在接收到SENTINEL is-master-down-by-addr命令之后，将向源Sentinel返回 一条命令回复，回复中的leader_runid参数和leader_epoch参数分别记录了目标Sentinel的局部领头Sentinel的运行ID和配置纪元

7.源Sentinel在接收到目标Sentinel返回的命令回复之后，会检查回复中leader_epoch参数 的值和自己的配置纪元是否相同，如果相同的话，那么源Sentinel继续取出回复中的 leader_runid参数， 如果leader_runid参数的值和源Sentinel的运行ID一致，那么表示目标 Sentinel将源Sentinel设置成了局部领头Sentinel

8.如果有某个Sentinel被半数以上的Sentinel设置成了局部领头Sentinel，那么这个Sentinel成 为领头Sentinel。举个例子，在一个由10个Sentinel组成的Sentinel系统里面，只要有大于等于 10/2+1=6个Sentinel将某个Sentinel设置为局部领头Sentinel，那么被设置的那个Sentinel就会成 为领头Sentine

9.因为领头Sentinel的产生需要半数以上Sentinel的支持，并且每个Sentinel在每个配置纪元里面只能设置一次局部领头Sentinel，所以在一个配置纪元里面，只会出现一个领头 Sentinel

10.如果在给定时限内，没有一个Sentinel被选举为领头Sentinel，那么各个Sentinel将在一段时间之后再次进行选举，直到选出领头Sentinel为止

演示案例

假设现在有三个Sentinel正在监视同一个主服务器， 并且这三个Sentinel之前已经通过 SENTINEL is-master-down-by -addr命令确认主服务器进入了客观下线状态，如下图所示

那么为了选出领头Sentinel，三个Sentinel将再次向其他Sentinel发送SENTINEL is-masterdown-by-addr命令，如下图所示

和检测客观下线状态时发送的SENTINEL is-master-down-by-addr命令不同，Sentinel这次发送的命令会带有Sentinel自己的运行ID，
例如：

如果接收到这个命令的Sentinel还没有设置局部领头Sentinel的话，它就会将运行ID为e955b4c85598ef5b5f055bc7ebfd5e828dbed4fa的Sentinel设置为自己的局部领头Sentinel，并返 回类似以下的命令回复：

然后接收到命令回复的Sentinel就可以根据这一回复，统计出有多少个Sentinel将自己设置成了局部领头Sentinel

根据命令请求发送的先后顺序不同，可能会有某个Sentinel的SENTINEL is-master-downby -addr命令比起其他Sentinel发送的相同命令都更快到达，并最终胜出领头Sentinel的选举， 然后这个领头Sentinel就可以开始对主服务器执行故障转移操作了。

3.2.新主服务器的选举&故障转移

选举好领头Sentinel之后，领头Sentinel将对已下线的服务器执行故障转移操作。
第一步：首先会从已下线主服务器（server1）属下所有的从服务器中挑选一个状态良好、数据完整的从服务器，并发送SLAVE no one命令。

第二步：此时领头Sentinel会以每秒一次的频率（平时十秒一次）向被升级的从服务器（server2）发送INFO命令并观察返回的role是否已经变成了master，变成master说明升级成功。

第三步：领头Sentinel向已下线主服务器（server1）的两个从服务器（server3、server4）发送SLAVEOF命令，让他们复制新的主服务器（server2）。

第四步：当server1重新上线时，Sentinel就会向它发送SLAVEOF命令，让它成为新主服务器（server2）的从服务器。

至此，整个故障转移就完成了。