面试官：熟悉Redis官方的高可用性解决方案吗？

悠悠 2022-10-31 10:50 183阅读 0赞

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今天有位朋友私下和我说，他昨天电话面试被问到Redis的高可用方案。于是决定今天来分享这个问题。如果你对此有另外的答案，不妨微信联系我，我拉你进群，让更多的人知道，做一个纯粹的技术分享达人。

话题跑偏了，在聊Redis的高可用方案的时候，总是逃不掉从主从复制开始，下面我们就来看看主从复制的优缺点：

# **Redis主从复制** #

`Redis` **主从复制** 可将 **主节点** 数据同步给 **从节点**，从节点此时有两个作用：

1.  一旦 **主节点宕机**，**从节点** 作为 **主节点** 的 **备份** 可以随时顶上来。
2.  扩展 **主节点** 的 **读能力**，分担主节点读压力。

![format_png][]

**主从复制** 同时存在以下几个问题：

1.  一旦 **主节点宕机**，**从节点** 晋升成 **主节点**，同时需要修改 **应用方** 的 **主节点地址**，还需要命令所有 **从节点**去 **复制** 新的主节点，整个过程需要 **人工干预**。
2.  **主节点** 的 **写能力** 受到 **单机的限制**。
3.  **主节点** 的 **存储能力** 受到 **单机的限制**。
4.  **原生复制** 的弊端在早期的版本中也会比较突出，比如：`Redis` **复制中断** 后，**从节点** 会发起 `psync`。此时如果 **同步不成功**，则会进行 **全量同步**，**主库** 执行 **全量备份** 的同时，可能会造成毫秒或秒级的 **卡顿**。

# **Redis 的 哨兵（Sentinel）深入探究** #

## **Redis Sentinel的架构** ##

![format_png 1][]

Redis的哨兵机制就是解决我们以上主从复制存在缺陷（选举问题），保证我们的Redis高可用，实现自动化故障发现与故障转移。

该系统执行以下三个任务：

> “
> 
> 监控：哨兵会不断检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。
> 
> 提醒：当被监控的某个Redis服务器出现问题时，哨兵可以通过API给程序员发送通知
> 
> 自动故障转移：主服务器宕机，哨兵会开始一次自动故障转移操作，升级一个从服务器为主服务器，并让其他从服务器改为复制新的主服务器.

## **配置 Sentinel** ##

Redis 源码中包含了一个名为 sentinel.conf 的文件， 这个文件是一个带有详细注释的 Sentinel 配置文件示例。

运行一个 Sentinel 所需的最少配置如下所示：

> “
> 
> **`1）sentinel monitor mymaster 192.168.10.202 6379 2`**
> 
>     Sentine监听的maste地址，第一个参数是给master起的名字，第二个参数为master IP，第三个为master端口，第四个为当该master挂了的时候，若想将该master判为失效，
>     在Sentine集群中必须至少2个Sentine同意才行，只要该数量不达标，则就不会发生故障迁移。
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`2）sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000`**
> 
>     表示master被当前sentinel实例认定为失效的间隔时间，在这段时间内一直没有给Sentine返回有效信息，则认定该master主观下线。
>     只有在足够数量的 Sentinel 都将一个服务器标记为主观下线之后， 服务器才会被标记为客观下线，``将服务器标记为客观下线所需的 Sentinel 数量由对主服务器的配置决定。
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`3）sentinel parallel-syncs mymaster 2`**
> 
>     当在执行故障转移时，设置几个slave同时进行切换master，该值越大，则可能就有越多的slave在切换master时不可用，可以将该值设置为1，即一个一个来，这样在某个
>     slave进行切换master同步数据时，其余的slave还能正常工作，以此保证每次只有一个从服务器处于不能处理命令请求的状态。
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **```4）sentinel can-failover mymaster ``yes```**
> 
>     在sentinel检测到O_DOWN后，是否对这台redis启动failover机制
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`5）sentinel auth-pass mymaster 20180408`**
> 
>     设置sentinel连接的master和slave的密码，这个需要和redis.conf文件中设置的密码一样
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`6）sentinel failover-timeout mymaster 180000`**
> 
>     failover过期时间，当failover开始后，在此时间内仍然没有触发任何failover操作，当前sentinel将会认为此次failoer失败。 
>     执行故障迁移超时时间，即在指定时间内没有大多数的sentinel 反馈master下线，该故障迁移计划则失效
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`7）sentinel config-epoch mymaster 0`**
> 
>     选项指定了在执行故障转移时， 最多可以有多少个从服务器同时对新的主服务器进行同步。这个数字越小， 完成故障转移所需的时间就越长。
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **```8）sentinel notification-script mymaster ``/var/redis/notify``.sh```**
> 
>     当failover时，可以指定一个``"通知"``脚本用来告知当前集群的情况。
>     脚本被允许执行的最大时间为60秒，如果超时，脚本将会被终止(KILL)
>     -----------------------------------------------------------------------------------------------
> 
> **`9）sentinel leader-epoch mymaster 0`**
> 
>     同时一时间最多0个slave可同时更新配置,建议数字不要太大,以免影响正常对外提供服务。

**主观下线和客观下线**

> “
> 
>  *  主观下线：指的是单个 Sentinel 实例对服务器做出的下线判断。
>  *  客观下线：指的是多个 Sentinel 实例在对同一个服务器做出 SDOWN主观下线 判断。

## **Redis Sentinel的工作原理** ##

1.每个 Sentinel 以每秒一次的频率向它所知的主服务器、从服务器以及其他 Sentinel 实例**发送一个 PING 命令**。

![format_png 2][]

2.如果一个实例距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过指定的值， 那么这个实例会被 Sentinel 标记为**主观下线**。

![format_png 3][]

3.正在监视这个主服务器的所有 Sentinel 要以每秒一次的频率**确认主服务器的确进入了主观下线状态**。

![format_png 4][]

4.有足够数量的 Sentinel 在指定的时间范围内同意这一判断， 那么这个主服务器被**标记为客观下线**。

![format_png 5][]

5.每个 Sentinel 会以每 10 秒一次的频率向它已知的所有主服务器和从服务器**发送 INFO 命令**。当一个主服务器被 Sentinel 标记为客观下线时， Sentinel 向下线主服务器的所有从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。

![format_png 6][]

`6.Sentinel` 和其他 `Sentinel` 协商 **主节点** 的状态，如果 **主节点** 处于 `SDOWN` 状态，则投票自动选出新的 **主节点**。将剩余的 **从节点** 指向 **新的主节点** 进行 **数据复制**。

![format_png 7][]

7.当没有足够数量的 `Sentinel` 同意 **主服务器** 下线时， **主服务器** 的 **客观下线状态** 就会被移除。当 **主服务器** 重新向 `Sentinel` 的 `PING` 命令返回 **有效回复** 时，**主服务器** 的 **主观下线状态** 就会被移除。

![format_png 8][]

## **自动发现 Sentinel 和从服务器** ##

**一个 Sentinel 可以与其他多个 Sentinel 进行连接， 各个 Sentinel 之间可以互相检查对方的可用性， 并进行信息交换。**

你无须为运行的每个 Sentinel 分别设置其他 Sentinel 的地址， 因为 Sentinel 可以通过**发布与订阅功能**来自动发现正在监视**相同主服务器的其他 Sentinel**。

> “
> 
>  *  每个 Sentinel 会以每两秒一次的频率， 通过发布与订阅功能， 向被它监视的所有主服务器和从服务器的频道发送一条信息， 信息中包含了 Sentinel 的 IP 地址、端口号和运行 ID （runid）。
>  *  每个 Sentinel 都订阅了被它监视的所有主服务器和从服务器的频道， 查找之前未出现过的 sentinel 。当一个 Sentinel 发现一个新的 Sentinel 时， 它会将新的 Sentinel 添加到一个列表中。
>  *  Sentinel 发送的信息中还包括完整的主服务器当前配置。如果一个 Sentinel 包含的主服务器配置比另一个 Sentinel 发送的配置要旧， 那么这个 Sentinel 会立即升级到新配置上。
>  *  在将一个新 Sentinel 添加到监视主服务器的列表上面之前， Sentinel 会先检查列表中是否已经包含了和要添加的 Sentinel 拥有相同运行 ID 或者相同地址（包括 IP 地址和端口号）的 Sentinel ， 如果是的话， Sentinel 会先移除列表中已有的那些拥有相同运行 ID 或者相同地址的 Sentinel ， 然后再添加新 Sentinel

## **故障转移** ##

一次故障转移操作由以下步骤组成：

> “
> 
>  *  发现主服务器已经进入客观下线状态。
>  *  对我们的当前纪元进行自增， 并尝试在这个纪元中当选。
>  *  如果当选失败， 那么在设定的故障迁移超时时间的两倍之后， 重新尝试当选。如果当选成功， 那么执行以下步骤。
>  *  选出一个从服务器，并将它升级为主服务器。
>  *  向被选中的从服务器发送 `SLAVEOF NO ONE` 命令，让它转变为主服务器。
>  *  通过**发布与订阅功能**， **将更新后的配置传播给所有其他 Sentinel ， 其他 Sentinel 对它们自己的配置进行更新**。
>  *  向已下线主服务器的从服务器发送 SLAVEOF 命令， 让它们去复制新的主服务器。
>  *  当所有从服务器都已经开始复制新的主服务器时， 领头 Sentinel 终止这次故障迁移操作。

参考：http://r6d.cn/bbru1

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