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  • Redis 哨兵模式原理

    2021-03-21 09:20:58
    Redis 哨兵模式原理

    主从切换技术的方法是:当主服务器宕机后,需要手动把一台从服务器切换为主服务器,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。

    一、哨兵模式概述

    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,作为进程,它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令(ping命令),等待Redis服务器响应,如果在指定时间内,主机Redis无响应,从机则判断主机宕机,选举从机上位,从而监控运行的多个Redis实例。
    在这里插入图片描述

    二、哨兵的作用

    在这里插入图片描述

    • 通过发送命令,让Redis服务器返回监控其运行状态,包括主服务器和从服务器。
      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服务器,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。用文字描述一下故障切换(failover)的过程。假设主服务器宕机,哨兵1先检测到这个结果,系统并不会马上进行failover过程,仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用,这个现象成为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用,并且数量达到一定值时,那么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服务器实现切换主机,这个过程称为客观下线。这样对于客户端而言,一切都是透明的。

    三、哨兵判断细节

    主机下线
    • 主观下线
      主观下线 适用于所有 主节点从节点。如果在 down-after-milliseconds 毫秒内,Sentinel 没有收到 目标节点 的有效回复,则会判定 该节点为主观下线。只有半数个哨兵节点都主观判定主节点down掉,此时多个哨兵节点交换主观判定结果,才会判定主节点客观下线。
    • 客观下线
      客观下线 只适用于 主节点。如果 主节点 出现故障,Sentinel 节点会通过 sentinel is-master-down-by-addr 命令,向其它 Sentinel 节点询问对该节点的 状态判断。如果超过 个数的节点判定 主节点 不可达,则该 Sentinel 节点会判断 主节点 为 客观下线。基本上哪个哨兵节点最先判断出这个主节点客观下线,就会在各个哨兵节点中发起投票机制,每个哨兵都投自己为领导者。最终被投为领导者的哨兵节点完成主从自动化切换的过程。当判断为主观下线时,不会进行主从切换过程。

    选举

    • 每个发现主服务器进入客观下线的sentinel都可以要求其他sentinel选自己为领头sentinel,选举是先到先得。同时每个sentinel每次选举都会自增配置纪元,每个纪元中只会选择一个领头sentinel。如果所有超过一半的sentinel选举某sentinel领头sentinel。之后该sentinel进行故障转移操作。

    哨兵模式优缺点

    优点
    1. 监控主数据库和从数据库是否正常运行。
    2. 主数据库出现故障时,可以自动将从数据库转换为主数据库,实现自动切换。
    3. 如果redis服务出现问题,会发送通知。
    缺点
    1. 主数据库出现故障时,选举切换的时候容易出现瞬间断线现象。

    Redis哨兵模式配置移至下篇文章:
    Redis 哨兵模式配置


    转载自:
    redis哨兵模式
    Redis哨兵(Sentinel)模式

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  • Redis哨兵模式原理

    2020-03-25 19:00:29
    Redis哨兵模式原理

    哨兵模式

    哨兵(sentinel) 是一个分布式系统,可以在一个架构中运行多个哨兵(sentinel) 进程,这些进程使用流言协议(gossipprotocols)来接收关于Master是否下线的信息,并使用投票协议(agreement protocols)来决定是否执行自动故障迁移,以及选择哪个Slave作为新的Master.
      每个哨兵(sentinel) 会向其它哨兵(sentinel)、master、slave定时发送消息,以确认对方是否”活”着,如果发现对方在指定时间(可配置)内未回应,则暂时认为对方已挂(所谓的”主观认为宕机” Subjective Down,简称sdown).
      若“哨兵群”中的多数sentinel,都报告某一master没响应,系统才认为该master"彻底死亡"(即:客观上的真正down机,Objective Down,简称odown),通过一定的vote算法,从剩下的slave节点中,选一台提升为master,然后自动修改相关配置.
      虽然哨兵(sentinel) 释出为一个单独的可执行文件 redis-sentinel ,但实际上它只是一个运行在特殊模式下的 Redis 服务器,你可以在启动一个普通 Redis 服务器时通过给定 --sentinel 选项来启动哨(sentinel).哨兵(sentinel) 的一些设计思路和zookeeper非常类似

    实现原理

    三个定时监控任务

    1. 每隔10秒,每个Sentinel节点会向主节点和从节点发送info命令获取Redis数据节点的信息。

    在这里插入图片描述

    作用:

    • 通过向主节点执行info命令,获取从节点的信息,这也是为什么Sentinel节点不需要显式配置监控从节点。
    • 当有新的从节点加入时都可以立刻感知出来。
    • 节点不可达或者故障转移后,可以通过info命令实时更新节点拓扑信息。

    分析
      Sentinel以每10秒一次的频率向master发送info命令,通过info的回复来分析master信息,master的回复主要包含了两部分信息,一部分是master自身的信息,一部分是master所有的slave(从)的信息,所以sentinel可以自动发现master的从服务。sentinel从master哪儿获取到的master自身信息以及master所有的从信息,将会更新到sentinel的sentinelState中及masters(sentinelRedisInstance结构)中的slaves字典中
      在这里插入图片描述

    2.每隔2秒,每个Sentinel节点会向Redis数据节点的__sentinel__:hello频道上发送该Sentinel节点对于主节点的判断以及当前Sentinel节点的信息,同时每个Sentinel节点也会订阅该频道,来了解其他
    Sentinel节点以及它们对主节点的判断。

    在这里插入图片描述
    消息格式:
    <Sentinel节点IP> <Sentinel节点端口> <Sentinel节点runId> <Sentinel节点配置纪元>
    <主节点名字> <主节点Ip> <主节点端口> <主节点配置纪元>
    各个参数的解析如下

        s_ip:sentinel的ip
    
        s_port:sentinel的端口
    
        s_runid:sentinel云心id
    
        s_epoch:sentinel当前的配置纪元
    
        m_name:主服务器名字
    
        m_ip:主服务器ip
    
        m_port:主服务器端口
    
        m_epoch:主服务器纪元
    

    作用:

    • 发现新的Sentinel节点:通过订阅主节点的__sentinel__:hello了解其他的Sentinel节点信息,如果是新加入的Sentinel节点,将该Sentinel节点信息保存起来(如下图:sentinelRedisInstance),并与该Sentinel节点创建连接。
    • Sentinel节点之间交换主节点的状态,作为后面客观下线以及领导者选举的依据。
      在这里插入图片描述

    3. 每隔1秒,每个Sentinel节点会向主节点、从节点、其余Sentinel节点发送一条ping命令做一次心跳检测,来确认这些节点当前是否可达
    在这里插入图片描述

    主观下线和客观下线

    主观下线:
      所谓主观下线,就是单个sentinel认为某个服务下线(有可能是接收不到订阅,之间的网络不通等等原因)。
      sentinel会以每秒一次的频率向所有与其建立了命令连接的实例(master,从服务,其他sentinel)发ping命令,通过判断ping回复是有效回复,还是无效回复来判断实例时候在线(对该sentinel来说是“主观在线”)
       sentinel配置文件中的down-after-milliseconds设置了判断主观下线的时间长度,如果实例在down-after-milliseconds毫秒内,返回的都是无效回复,那么sentinel会认为该实例已(主观)下线,修改其flags状态为SRI_S_DOWN。在实际的工作当中,多个sentinel配置的down-after-milliseconds 超时时间推荐一致。
      
    客观下线:
      客观下线 只针对 主节点,从节点和哨兵节点不需要这一步
      当Sentinel主观下线的节点是主节点时,该Sentinel节点会通过sentinel ismaster-down-by-addr命令向其他Sentinel节点询问对主节点的判断,当超过配置中的< quorum >个数,Sentinel节点认为主节点确实有问题,这时该Sentinel节点会做出客观下线的决定,并后续对其做故障转移操作。
      如果每个Sentinel 配置的down-after-milliseconds时间不一致,会很难超过< quorum >配置的个数
      sentinel is-master-down-by-addr < ip > < por t> < current_epoch > < runid >
    例如:sentinel is-master-down-by-addr 127.0.0.1 6379 0 *

    • ip:主节点IP。
    • port:主节点端口。
    • current_epoch:当前配置纪元。
    • runid:此参数有两种类型,当runid等于“*”时,作用是Sentinel节点直接交换对主节点下线的判定。在领导者Sentinel节点选举时,runid等于当前Sentinel节点的runid,作用是当前Sentinel节点希望目标Sentinel节点同意自己成为领导者的请求。

    一个sentinel接收另一个sentinel发来的is-master-down-by-addr后,提取参数,根据ip和端口,检测该服务时候在该sentinel主观下线,并且回复is-master-down-by-addr

    • down_state:目标Sentinel节点对于主节点的下线判断,1是下线,0是在线。
    • leader_runid:当leader_runid等于“*”时,代表返回结果是用来做主节点是否不可达,当leader_runid等于具体的runid,代表目标节点同意runid成为领导者。
    • leader_epoch:领导者纪元。

    领导者Sentinel节点选举

    Redis使用了Raft算法实现领导者选举,大体思路:

    1. 每个在线的Sentinel节点都有资格成为领导者,每个Sentinel节点发现当它确认主节点客观下线检查时候,会向其他Sentinel节点发送sentinel is-master-down-by-addr命令,要求将自己设置为领导者。
    2. 每个节点在每个选举轮次中只有一次投票权,收到命令的Sentinel节点,如果没有同意过其他Sentinel节点的sentinelis-master-down-by-addr命令,将同意该请求,否则拒绝。
    3. 如果该Sentinel节点发现自己的票数已经大于等于max(quorum,num(sentinels)/2+1),那么它将成为领导者。其他的投票就会终止,即使后续还有其他的哨兵节点到达配置,也没有作用
    4. 如果此过程没有选举出领导者, 暂定一段时间,再进行下一轮选举,current_epoch加1。

    图例:

    s1(哨兵节点)节点首先完成客观下线的检查,然后向s2和s3发送成为领导者的请求:
    在这里插入图片描述
    s2节点完成客观下线的检查,然后向s1和s3发送成为领导者的请求:
    在这里插入图片描述
    s3节点完成客观下线的检查,然后向s1和s2发送成为领导者的请求:
    在这里插入图片描述

    故障转移

    故障转移分为四个主要步骤

    a、 在从节点列表中选出一个作为新的主节点

    [1]  过滤:“不健康”(主观下线、断线)、5秒内没有回复过Sentinel节点ping响应、与主节点失联超过down-after-milliseconds*10秒。(断线时间越长主从数据不一致问题越严重)

    [2]  选择slave-priority(从节点优先级)最高的从节点列表,如果存在则返回,不存在则继续。

    [3]  如果优先级一样,选择复制偏移量最大的从节点(复制的最完整,尽可能的减少数据丢失),如果存在则返回,不存在则继续。

    [4]  如果偏移量一样,选择runid最小的从节点。

    挑选从节点的重要原则:在从从节点列表中挑选与主节点数据最一致的节点。
    在这里插入图片描述
    b、 Sentinel领导者节点会对第一步选出来的从节点执行slaveof no one命令让其成为主节点。

    c、 Sentinel领导者节点会向剩余的从节点发送命令,让它们成为新主节点的从节点,复制规则和parallel-syncs参数有关。slaveof ip port

    d、 Sentinel节点集合会将原来的主节点更新为从节点,并保持着对其关注,当其恢复后命令它去复制新的主节点。

    Sentinel命令

    1、 sentinel masters
    展示所有被监控的主节点状态以及相关的统计信息
    
    2、 sentinel master<master name>
           展示指定<master name>的主节点状态以及相关的统计信息
    
    3、 sentinel slaves<master name>
    展示指定<master name>的从节点状态以及相关的统计信息
    
    4、 sentinel sentinels<master name>
    展示指定<master name>的Sentinel节点集合(不包含当前Sentinel节点)。
    
    5、 sentinel get-master-addr-by-name<master name>
    返回指定<master name>主节点的IP地址和端口
    
    6、 sentinel failover<master name>
    对指定<master name>主节点进行强制故障转移
    
    7、 sentinel ckquorum<master name>
    检测当前可达的Sentinel节点总数是否达到<quorum>的个数
    
    8、 sentinel remove<master name>
    取消当前Sentinel节点对于指定<master name>主节点的监控。
    
    9、 sentinel monitor<master name><ip><port><quorum>
    通过命令的形式来完成Sentinel节点对主节点的监控。
    
    10、 sentinel set<master name>
    动态修改Sentinel节点配置选项,这个命令已经在9.2.4小节进行了说明
    
    11、 sentinel is-master-down-by-addr
    Sentinel节点之间用来交换对主节点是否下线的判断,根据参数的不同,还可以作为Sentinel领导者选举的通信方式
    
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  • Redis 哨兵模式原理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,作为进程,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。...

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    Redis 哨兵模式原理

    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,作为进程,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。

    Linux - redis哨兵集群实例

    命令整理

    官网地址:http://redisdoc.com/redis-cli info #查看redis数据库信息

    redis-cli info replication #查看redis的复制授权信息

    redis-cli info sentinel #查看redis的哨兵信息

    配置流程

    思路:

    redis主从

    一主两从的方案

    1.环境准备,准备一主两从的redis架构

    redis-6379.confport 6379

    daemonize yes

    logfile "6379.log"

    dbfilename "dump-6379.rdb"

    dir "/opt/redis/6379/"

    redis-6380.conf

    port 6380

    daemonize yes

    logfile "6380.log"

    dbfilename "dump-6380.rdb"

    dir "/opt/redis/6380/"

    slaveof 127.0.0.1 6379

    redis-6381.conf

    port 6381

    daemonize yes

    logfile "6381.log"

    dbfilename "dump-6381.rdb"

    dir "/opt/redis/6381/"

    slaveof 127.0.0.1 6379

    2.准备三个数据文件夹mkdir -p /opt/redis/{6379,6380,6381}

    3。分别启动三个数据库[root@master sbredis]# redis-server redis-6379.conf

    [root@master sbredis]# redis-server redis-6380.conf

    [root@master sbredis]# redis-server redis-6381.conf

    4.检测主从状态redis-cli -p 6379 info replication

    redis-cli -p 6380 info replication

    redis-cli -p 6381 info replication

    5.准备三个redis哨兵,进行检测主从状态

    准备三个哨兵的配置文件

    redis-26379.conf// Sentinel节点的端口

    port 26379

    dir /var/redis/data/

    logfile "26379.log"

    // 当前Sentinel节点监控 192.168.119.10:6379 这个主节点

    // 2代表判断主节点失败至少需要2个Sentinel节点节点同意

    // mymaster是主节点的别名

    sentinel monitor mymaster 192.168.119.10 6379 2

    //每个Sentinel节点都要定期PING命令来判断Redis数据节点和其余Sentinel节点是否可达,如果超过30000毫秒30s且没有回复,则判定不可达

    sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000

    //当Sentinel节点集合对主节点故障判定达成一致时,Sentinel领导者节点会做故障转移操作,选出新的主节点,

    原来的从节点会向新的主节点发起复制操作,限制每次向新的主节点发起复制操作的从节点个数为1

    sentinel parallel-syncs mymaster 1

    //故障转移超时时间为180000毫秒

    sentinel failover-timeout mymaster 180000

    redis-26380.conf

    port 7000

    daemonize yes

    dir "/opt/data"

    logfile "7000.log"

    dbfilename "dump-7000.rdb"

    cluster-enabled yes

    cluster-config-file nodes-7000.conf

    cluster-require-full-coverage no

    redis-26381.conf

    三个配置文件,仅仅是端口的不同,通过命令快速生成配置文件[root@master sbredis]# sed "s/26379/26380/g" redis-26379.conf > redis-26380.conf

    [root@master sbredis]# sed "s/26379/26381/g" redis-26379.conf > redis-26381.conf

    6.分别启动三个哨兵[root@master sbredis]# redis-sentinel redis-26379.conf

    [root@master sbredis]# redis-sentinel redis-26380.conf

    [root@master sbredis]# redis-sentinel redis-26381.conf

    7.检测哨兵,主从状态redis-cli -p 26379 info sentinel

    看到如下信息,就和我一样了[root@master sbredis]# redis-cli -p 26379 info sentinel

    Sentinel

    sentinel_masters:1

    sentinel_tilt:0

    sentinel_running_scripts:0

    sentinel_scripts_queue_length:0

    sentinel_simulate_failure_flags:0

    master0:name=s17ms,status=ok,address=127.0.0.1:6379,slaves=2,sentinels=3

    8.测验,干掉master redis,是否自动切换ps -ef|grep redis

    kill 进程

    ..

    9.再次启动redis 6379 查看它是否加入 主从集群redis-server redis-6379.conf

    推荐教程:《Redis教程》

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  • Redis哨兵模式原理 Redis哨兵工作原理可以概括为3个阶段监控阶段,通知阶段,故障转移阶段。全部是文字,比较枯燥。 监控阶段 一个Sentinel的监控行为 Sentinel1 向master发送info master返回info信息给Sentinel 1 ...

    Redis哨兵模式原理

    Redis哨兵工作原理可以概括为3个阶段监控阶段,通知阶段,故障转移阶段。全部是文字,比较枯燥。

    监控阶段

    一个Sentinel的监控行为

    Sentinel1 向master发送info
    master返回info信息给Sentinel 1
    Sentinel1 与master建立cmd连接
    Sentinel1 向所有slave发送info
    Sentinel1 记录SentinelState(包括master,slave,sentinels )
    master记录SentinelRedisInstance(包括master,slave,sentinels )

    Sentinel集群行为

    所有Sentinel互相ping,比如Sentinel2 与 Sentinel1 互相ping
    所有Sentinel 互相publish 和subscribe 同步最新的Redis节点信息

    监控阶段总结:

    Sentinel 会向master,slave以及其他Sentinel 获取状态;
    Sentinel 之间会组建“频道”,订阅消息,发布消息,收集消息,同步消息

    通知阶段

    信息的长期维护阶段

    一个Sentinel行为

    某个时间点Sentinel1向所有redis节点发送hello消息 publish sentinel hello,检测各个节点的状态

    Sentinel集群行为

    Sentinel 集群之间会把其中一个Sentinel获取的消息互相同步

    通知阶段总结

    Sentinel 集群之间信息的长期维护阶段

    故障转移阶段

    故障发现

    一个Sentinel行为

    某个时间点Sentinel1向master节点发送hello消息 ,master没有回应; Sentinel1重复向master发送hello多次后,master还是没反应; SentinelRedisInstance记录master为s_down;(主观下线)
    Sentinel1向其他Sentinel同步消息

    Sentinel集群行为

    Sentinel1向集群所有Sentinel进行master挂了的消息同步;
    其他Sentinel收到消息后,主动向master重复发送hello消息,确认master挂了,相当于重复上边标题一个Sentinel行为;
    超过半数的Sentinel认为master挂了的话;SentinelRedisInstance中记录master为s_down会变成o_down;(客观下线)

    选举Sentinel代表

    一个Sentinel行为

    一个Sentinel 发送自己竞选次数,runid

    Sentinel集群行为

    Sentinel集群通过多次竞选选出Sentinel代表;

    Sentinel代表从slave列表选择一个作为master

    选择标准:
    在线的slave;响应较快的slave;与原master断开时间较长的slave;按照优先原则(优先级,偏移量,runid等)

    被选择的slave变为新的master

    Sentinel向新的master发送指令slaveof no one,你不再是一个slave了;
    Sentinel向其他slave发送slaveof 新的master ip:port;
    原master恢复后作为slave继续工作

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