11.Redis哨兵面试题（高频面试题）

Redis 除了具有非常高的性能之外，还需要保证高可用，在故障发生时，尽可能地降低故障带来的影响，Redis提供了哨兵模式，来进行故障恢复。

哨兵主要负责做三件事：

①监控，监控主、从节点是否正常运行

②选主，Sentinel集群需要选择一个Leader来进行主从切换。

③通知，选主完成后，需要把新主库的连接信息通知给从库和客户端。

1.状态感知

哨兵启动后只指定了master的地址，要想知道整个集群中完整的拓扑关系怎么做呢？

哨兵每隔10秒会向每个master节点发送info命令，info命令返回的信息中，包含了主从拓扑关系，其中包括每个slave的地址和端口号。有了这些信息后，哨兵就会记住这些节点的拓扑信息，在后续发生故障时，选择合适的slave节点进行故障恢复。

那么有小伙伴会问，哨兵之间是如何通信的呢？

基于Redis提供的发布（pub）/订阅（sub）机制完成的。哨兵节点不会直接与其他哨兵节点建立连接，而是首先会和主库建立起连接，然后向一个名为"sentinel:hello"频道发送自己的信息（IP 和端口），其他订阅了该频道的哨兵节点就会获取到该哨兵节点信息，从而哨兵节点之间互知。

2.心跳检测

每一秒，每个 Sentinel 对 Master、Slave、其他哨兵节点执行PING命令，检测它们是否仍然在线运行，如果有节点在规定时间内没有响应PING命令，那么该哨兵节点认为此节点"主观下线"。

3.主观下线和客观下线

为什么需要客观下线机制？

因为当前哨兵节点探测对方没有得到响应，很有可能这两个机器之间的网络发生了故障，而 Master 节点本身没有任何问题，此时就认为 Master 故障是不正确的。

为了解决上述问题，客观下线应运而生，Sentinel一般会集群部署，引入多个哨兵实例一起来判断，就可以避免单个哨兵因为自身网络状况不好，而误判主库下线的情况。

假设我们有N个哨兵实例，如果有N/2+1个实例判断主库“主观下线”，此时把节点标记为“客观下线”，此时就可以做主从切换了。

4.选举哨兵领导者？

假设Sentinel 判断主库“主观下线”后，就会给其他 Sentinel 实例发送 is-master-down-by-addr 命令，接着，其他 Sentinel 实例会根据自己和主库的连接情况，做出赞成和反对决定。

假设我们有N个哨兵实例，如果有#{quorum}个实例赞成，此时这个 Sentinel 就会给其他 Sentinel 发送主从切换请求，其他 Sentinel 会进行投票，如果投票通过，这个 Sentinel 就可以进行主从切换了，这个投票过程被称为Leader 选举。其实整体思想和Zookeeper一样的。

在投票过程中，任何一个想成为 Leader 的哨兵，要满足两个条件：第一，拿到半数以上的赞成票；第二，拿到的票数同时还需要大于等于哨兵配置文件中的 quorum 值。

quorum一般我们都会配置成实例数量/2+1

此时会有小伙伴问，如果所有Sentinel都想成为Leader执行主从切换怎么办？

哨兵选举领导者的过程类似于Raft算法，每个哨兵都设置一个随机超时时间，超时后向其他哨兵发送申请成为领导者的请求，把超时时间都分散开来，在大多数情况下只有一个服务器节点先发起选举，而不是同时发起选举，这样就能减少因选票瓜分导致选举失败的情况。

后期我会专门写一个专栏为大家介绍所有一致性算法，例如：Paxos、Raft、Gossip、ZAB等，到时候具体给大家讲解Sentinel是如何解决上述问题的。

5.谁来做新的Master？

选择新master过程也是有优先级的，在多个slave的场景下，优先级按照：slave-priority配置 > 数据完整性 > runid较小者进行选择。

用户可以通过 slave-priority 配置项，给不同的从库设置不同优先级。如果所有从节点的 slave-priority 值一致，那就看谁的数据更完整。

如何判断谁的数据更完整呢？

主库会用 master_repl_offset 记录当前的最新写操作在 repl_backlog_buffer 中的位置，而从库会用 slave_repl_offset 这个值记录当前的复制进度。此时，哪个从库的 slave_repl_offset 最接近 master_repl_offset。那么谁就可以作为新主库。

如果 slave_repl_offset都一致，那就比 runid，选择runid最小的 Slave 节点作为新主库。

选择出新主库，哨兵 Leader 会给该节点发送slaveof no one命令，让该节点成为 Master。之后，哨兵 Leader会给故障节点的所有 Slave 发送slaveof $newmaster命令，让这些 Slave 成为新 Master 的从节点，开始从新的Master 上同步数据（这里会进行全量复制）。最后哨兵 Leader 把故障节点降级为 Slave，并写入到自己的配置文件中，待这个故障节点恢复后，则自动成为新 Master 节点的 Slave。至此，整个故障切换完成。

6.如何通知客户端？

上面已经介绍了完整的故障切换全流程，故障切换后，主节点变化了，客户端如何感知呢？

基于Redis提供的发布（pub）/订阅（sub）机制完成的，客户端可以从哨兵订阅消息，故障转移后，客户端会收到订阅消息。