Redis 哨兵机制

哨兵机制

哨兵机制的介绍

哨兵 (Sentinel)

先来看一下Redis Sentinel 相关名词解释：

  在之前的主从复制中，存在一个问题，那就是当主节点挂了后，通过人工干预的方式来解决是比较繁琐且不那么靠谱的。

在实际开发中，对于服务器后端开发，监控程序是很重要的。服务器要求高可用性，需要服务器保持7 * 24小时的长期运行，如果出了什么意外，这个意外啥时候出的，出的原因是什么，这些都需要程序员搞清楚，并且如果用人工的方式实时盯着服务器也不太现实，所以此时就需要一个监控程序来监控服务器的运行状态，往往还会搭配一个 “报警” 程序来提醒开发者出现问题了。

哨兵机制是通过独立的进程来实现的， redis-sentinel进程不负责存储数据，只是对其他的redis-server起到监控的效果。

通常哨兵节点也会搞成一个集合（多个哨兵节点构成的）。

手动恢复Redis主从复制的流程 

这里再来回顾一下，当Redis主节点挂了后，程序员手动恢复的流程：

1.先看主节点还能不能抢救，好不好抢救，如果能就赶紧抢救好立马重启。

2. 如果主节点挂的原因不好定位，或者问题定位到了，但是短时间内难以解决，此时就需要挑一个从节点，使其成为新的主节点，此时又需要几步：
a：把选中的从节点，通过 slaveof no one的方式，先成为主节点。

b：把其他的从节点，通过slaveof ip port的方式来连接新的主节点。

c：告知客户端（修改客户端的配置文件），让客户端能够连接到新的主节点，从而能够完成修改数据的操作。

之前挂了的主节点修好之后，也不用空闲着，可以把它当作一个新的从节点挂到这组机器中。

此时我们就发现，一旦操作涉及到人工，那么不仅处理起来需要更长的时间，如果处理出错了还会导致问题更加严重。 

自动恢复redis主从复制的流程

Redis Sentinel 架构：

如果是从节点挂了，其实还没什么问题。

但如果是主节点挂了，哨兵就要发挥作用了：
1. 此时，一个哨兵节点发现主节点挂了还不够，还需要与其他的哨兵节点共同确认这件事，目的就是为了防止误判。

 2.如果这个主节点确实是挂了，那么这些哨兵节点就会选举出一个 “leader” 这样的哨兵节点，由这个 “leader”节点来从现有的从节点中，挑选出一个节点作为新的主节点。

3.挑选出新的主节点后，哨兵节点就会自动控制这个节点执行 slaveof no one命令，并且会控制其他从节点修改 slaveof 到新的主节点上。

4.哨兵节点会自动通知客户端程序，告知新的主节点是谁，这样后续客户端再进行写操作时，就会针对新的主节点进行操作了。

Redis哨兵节点的核心功能：

1.监控redis-server集群

2.会自动进行故障的转移。

3.自动通知客户端新的主节点。

另外，Redis哨兵节点只有一个也是可以的，不过就会存在一些问题：

1.如果哨兵节点只有一个，那么它自身也是容易出现问题的，万一这个哨兵节点挂了，并且后续Redis的节点也挂了，那么就无法进行自动恢复的过程了。

2.出现误判的可能性也比较高：因为网络传输数据是容易出现网络抖动或者延迟或者丢包的，如果只有一个哨兵节点，那么出现上述问题之后影响就比较大了。

所以在分布式系统中一般遵循一个原则：避免 “单点”。

使用docker搭建环境

docker简单介绍

我们这里为了演示3个redis-server，3个哨兵节点，本来应该是在6台机器上的，但是我们这里只有一台云服务器来完成这里的环境搭建。

在实际工作上，把上述节点放在一个服务器上是没有意义的。 

由于这些节点比较多，依赖的端口号/配置文件/数据文件都避免冲突，当然如果在不同的主机上配置就比较容易了，在一个主机上的话可以使用docker来解决这个问题。

首先为什么要使用docker？

我们都知道虚拟机这个东西，它是通过 软件，在电脑上模拟出一些另外的硬件环境，就相当于构造了另一个电脑。有虚拟机这样的软件，就可以使用一个计算机来模拟出多个电脑的情况。

但是虚拟机有一个很大的问题：比较吃配置。对于轻量级的云服务器来说压力很大。

docker可以认为是一个轻量级的虚拟机，它起到了虚拟机这样隔离环境的效果，但是又没有吃很多硬件资源，所以即便是配置比较低的云服务器，也能通过docker构造出好几个这样的虚拟环境。

在docker中有一个重要的关键概念 “容器”，可以看作一个轻量级的虚拟机。 

docker的安装及一些配置 

1.安装 docker 和 docker-compose

 安装docker：

需要先安装一些必要的依赖：
 

sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common lsb-release gnupg

 为了验证Docker软件包的签名，需要添加Docker官方的GPG密钥。可以使用以下命令：

curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

接下来，需要将Docker的软件源添加到APT仓库中。输入以下命令： 

sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

 添加完Docker软件源后，再次更新软件包索引：

sudo apt-get update

 现在，可以安装Docker CE（Docker社区版）了。输入以下命令：

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

 安装完成后，可以通过运行以下命令来验证Docker是否安装成功：

sudo docker run hello-world

docker-compose的安装：

# ubuntu
apt install docker-compose

# centos
yum install docker-compose

 2.停止之前的redis-server

3.使用docker获取到Redis镜像。

这里说下镜像：
docker中镜像和容器就类似于 “可执行程序” 和 “进程”的关系。

镜像可以自己构建，也可以直接拿别人构建好的。docker hub（类似git hub）上包含了很多大佬们已经构建好的镜像。也提供了Redis官方提供的镜像，我们只要直接拉取下来用就行了。

docker pull redis:5.0.9

 拉取下来后，我们可以看一下

docker images

用docker开始搭建：

 

 

哨兵节点的作用演示 

当我们手动停止redis-server master时，看一下哨兵节点1的日志：

其中我们看到有sdown和odown：
sdown： 主观下线，本哨兵节点认为该主节点挂了。

odown：客观下线，好几个哨兵节点都认为主节点挂了。（达到法定票数了）

当客观认为主节点下线后，此时就需要先选出一个 “leader”哨兵节点，然后由这个哨兵节点选出一个从节点作为新的主节点。

在这个哨兵节点1的日志文件中我们看到，当它主观认为主节点下线后，立马就给自己投了一票（vote for leader 1614xxxxxxxxx。。。）

先看看这三个哨兵节点的id

可以理解为，1号哨兵节点最先发现了主节点下线，然后在选举leader上立马给自己投了一票，并且也通知了其他的哨兵节点进行了主节点下线是否客观的投票，其他节点确认了主节点下线后，就纷纷将选举leader的票投给了最先给它通知的节点，于是1号哨兵就胜出成为了leader

随后就开始了挑选新的主节点的行动

主从切换的具体流程 

也就是哨兵重新选取主节点的流程：
 

1.主观下线：哨兵节点通过心跳包来判定redis服务器是否正常工作，当心跳包没有如约而至的时候，因为这里并不能排除网络波动的影响，所以就只能单方面认为redis节点挂了。

 2.客观下线：多个哨兵节点都认为主节点挂了（认为主节点挂了的哨兵节点数量达到了法定票数），此时哨兵节点们就认为这个主节点是客观下线。

3.让多个哨兵节点选出一个 “leader”哨兵节点，每个节点可投出一票。选出leader节点后，由这个leader节点负责选一个从节点作为新的主节点。

关于这里的选leader，当哨兵1发现主节点是客观下线后，就立即给自己投了一票，并且告诉了哨兵2 3，因为它俩的反应慢了半拍，才发现是客观下线，看到哨兵1给它自己投票了，于是纷纷也把票投给哨兵1。  补充：假设哨兵2 3没有投出票的时候，只要收到拉票请求就会投出去，如果有多个拉票请求，那么就会把票投给最先到达的。

如果总的票数超过了哨兵节点的一半，那么就会选举就完成了。所以把哨兵节点的个数设为奇数个就是为了方便投票。

4. 当leader选举完后，此时就需要挑选一个从节点作为新的主节点了。这个挑选也是会先按一定的顺序标准的：

a：先看从节点的优先级：在每个redis数据节点，在配置文件中会有一个slave-priority的选项，这优先级高的节点就会胜出。

b：offset最大的胜出：如果每个节点的优先级都相同，那么就看offset，因为offset越大，说明它与原来主节点同步的进度越好，数据与主节点越接近。

c：run id最大的胜出：如果上述两个都是一样的，那么就看谁的run id最大，就选谁当主节点。

因为run id是每个redis节点启动后随机生成的数字，所以到这里其实就是随缘了。

在选择好新的主节点后，leader就会控制这个节点执行 slaveof no one来成为master，然后再控制其他的节点执行slaveof 让其他的节点以这个新的master作为主节点。

哨兵机制小总结： 

哨兵节点不能只有⼀个. 否则哨兵节点挂了也会影响系统可⽤性.

哨兵节点最好是奇数个. ⽅便选举 leader, 得票更容易超过半数.

 这里大部分情况下三个就够用了，并且哨兵节点可以用一些低配机器来部署，但是不能把哨兵节点们都部署在一台机器上，如果这样就有点掩耳盗铃了。

哨兵节点不负责存储数据. 仍然是 redis 主从节点负责存储.

哨兵 + 主从复制解决的问题是 "提⾼可⽤性", 不能解决 "数据极端情况下写丢失" 的问题.

哨兵 + 主从复制不能提⾼数据的存储容量. 当我们需要存的数据接近或者超过机器的物理内存, 这样的结构就难以胜任了

 而redis集群就是解决存储容量问题的有效方案。

 

补充：关于docker拉取镜像响应超时 

 依次执行：
 

vi /etc/docker/daemon.json 

#在配置文件中进行以下
{
        "registry-mirrors": [
                "https://docker.m.daocloud.io",
                "https://dockerhub.timeweb.cloud",
                "https://huecker.io"
  ]
}

在文件修改好之后，再依次执行：

sudo systemctl daemon-reload


sudo systemctl restart docker