redis哨兵模式部署步骤 redis 哨兵模式

哨兵模式

哨兵模式是主从的升级版，因为主从的出现故障后，不会自动恢复，需要人为干预，这不是一种推荐的方式，更多时候，我们优先考虑哨兵模式。

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。

因此哨兵模式有以下的特点
1.【监控】：监控master和slave是否正常运行，以及哨兵之间也会相互监控
2. 【自动故障恢复】：当master出现故障的时候，会自动选举一个slave作为master顶上去。
3. 【通知】：哨兵可以把Redis实例的运行故障信息通过API通知监控系统或者其他应用程序。
4. 【配置中心】：哨兵可以作为客户端服务发现的授权源，客户端连接到哨兵请求给定服务的Redis主节点地址。如果发生故障转移，哨兵会通知新的地址。这里要注意：哨兵并不是Redis代理，只是为客户端提供了Redis主从节点的地址信息。
哨兵模式的监控配置信息，是通过配置从数据库的sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum> 来指定的，比如：

// mymaster 表示给master数据库定义了一个名字，后面的是master的ip和端口，1表示至少需要一个Sentinel进程同意才能将master判断为失效，如果不满足这个条件，则自动故障转移（failover）不会执行
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 1

哨兵机制如何工作

哨兵其实是一个运行在特殊模式下的redis进程，所以它也是一个节点。从“哨兵”这个名字也可以看出，它相当于是“观察者节点”，观察的对象是主从节点。
当然，它不仅仅是观察那么简单，在它观察到有异常的状况下，会做出一些“动作”，来修复异常状态。
哨兵节点主要负责三件事情：监控，选主，通知。
所以接下来的重点就是

• 哨兵节点是如何监控节点的？又是如何判断主节点是否真的故障了？
• 根据什么规则选择一个从节点切换为主节点？
• 怎么把新主节点的相关信息通知给从节点和客户端呢？

监控–故障判断

哨兵会每隔 1 秒给所有主从节点发送 PING 命令，当主从节点收到 PING 命令后，会发送一个响应命令给哨兵，这样就可以判断它们是否在正常运行，这就是“心跳机制”。

如果主节点或者从节点没有在规定的时间内响应哨兵的PING命令，哨兵就会将它们标记为【主观下线】。这个【规定时间】是配置项down-after-milliseconds参数设定的，单位是毫秒。

同样还存在客观下线，但只适用于主节点。如何判定主节点为【客观下线】呢？

当一个哨兵判断主节点为【主观下线】后，就会向其他哨兵发起命令，其他哨兵收到这个命令后，就会根据自身和主节点的网络状况，做出赞成投票或者拒绝投票的响应。

当这个哨兵的赞同票数达到哨兵配置文件中的quorum配置项设定的值后，这时主节点就会被该哨兵标记为【客观下线】。
例如，现在有 3 个哨兵，quorum 配置的是 2，那么一个哨兵需要 2 张赞成票，就可以标记主节点为“客观下线”了。这 2 张赞成票包括哨兵自己的一张赞成票和另外两个哨兵的赞成票。

PS：quorum 的值一般设置为哨兵个数的二分之一加1，例如 3 个哨兵就设置 2。

哨兵判断完主节点客观下线后，哨兵就要开始在多个「从节点」中，选出一个从节点来做新主节点。

之所以针对【主节点】设计【主观下线】和【客观下线】两个状态，是因为有可能【主节点】其实并没有故障，可能只是因为主节点的系统压力比较大或者网络发送了拥塞，导致主节点没有在规定时间内响应哨兵的 PING 命令。

所以，为了减少误判的情况，哨兵在部署的时候不会只部署一个节点，而是用多个节点部署成哨兵集群（最少需要三台机器来部署哨兵集群），通过多个哨兵节点一起判断，就可以就可以避免单个哨兵因为自身网络状况不好，而误判主节点下线的情况。同时，多个哨兵的网络同时不稳定的概率较小，由它们一起做决策，误判率也能降低。

主从故障转移

前面说过，为了更加“客观”的判断主节点故障了，一般不会只由单个哨兵的检测结果来判断，而是多个哨兵一起判断，这样可以减少误判概率，所以哨兵是以哨兵集群的方式存在的。
问题来了，由哨兵集群中的哪一个节点进行主从故障转移呢？哪个哨兵节点判断主节点为「客观下线」，这个哨兵节点就是候选者

举个例子，假设有三个哨兵。当哨兵 A 先判断到主节点「主观下线后」，就会给其他实例发送 is-master-down-by-addr 命令。接着，其他哨兵会根据自己和主节点的网络连接情况，做出赞成投票或者拒绝投票的响应。

当哨兵A收到赞成票数达到哨兵配置文件中的quorum配置项设定的值后，就将主节点标记为【客观下线】，此时的哨兵A就是一个Leader候选者。

那么候选者如何成为Leader？

候选者会想其他哨兵发送命令，表明希望成为Leader来执行主从切换，并让所有其他哨兵对它进行投票

每个哨兵只有一次投票机会，如果用完后就不能参与投票了，可以投给自己或投给别人，但是只有候选者才能把票投给自己。

那么在投票过程中，任何一个【候选者】都满足两个条件

• 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

举个例子，假设哨兵节点有3个，quorum设置为2，那么任何一个想成为Leader的哨兵只要拿到2张赞成票，就可以选举成功了。如果没有满足条件，就需要重新进行选举。

这时候有的同学就会问了，如果某个时间点，刚好有两个哨兵点判断到主节点为客观下线，那这时不就有两个候选者了？这时该如何决定谁是leader呢？

每位候选者都会先给自己投一票，然后向其他哨兵发起投票请求。如果投票者先收到【候选者A】的投票请求，就会先投票给他，如果投票者用完投票机会后，收到【候选者B】的投票请求后，就会拒绝投票。这时，候选者A先满足了上面的那两个条件，所以【候选者A】就会被选举为Leader

为什么哨兵节点至少要有3个？

如果哨兵集群中只有2个哨兵节点，此时如果一个哨兵想要成功成为leader，就必须获得2票，而不是一票。
所以，如果哨兵集群中有一个哨兵挂掉了，那么就只剩下一个哨兵了，如果这个哨兵想成为Leader，这时票数就无法达到2票，就无法成功成为leader,这时是无法进行主从节点切换的。

因此，通常我们至少会配置3个哨兵节点。这时，如果哨兵集群中有个哨兵挂掉了，那么还剩下两个哨兵，如果这个哨兵想要成为leader，这时还是有机会达到两票的，所以还是可以通过选举成功的，不会导致无法进行主从节点切换

当然，你要问，如果3个哨兵节点，挂掉2个怎么办？这个时候得人为介入了，或者增加多一点哨兵节点

再说一个问题，Redis1主4从，5个哨兵，quorum设置为3，如果2个哨兵故障，当主节点宕机时，哨兵能否判断主节点“客观下线”？主从能否自动切换？

• 哨兵集群可以判定主节点“客观下线”。 哨兵集群还剩下3个哨兵，当一个哨兵判断主节点“主观下线”后，询问另外2个哨兵后，有可能拿到3张赞同票，这时就达到了quorum的值，因此，哨兵集群可以判定主节点为“客观下线”。
• 哨兵集群可以完成主从切换。 当有个哨兵标记主节点为【客观下线】后，就会进行选举Leader的过程，因为此时哨兵集群还剩下3个哨兵，那么还是可以拿到半数以上（5/2+1=3）的票，而且也达到了quorum值，满足了选举Leader的两个条件，所以就能选举成功，因此哨兵集群可以完成主从切换。

如果quorum设置为2，并且如果有三个哨兵故障的话。此时哨兵集群还是可以判断主节点为“客观下线”，但哨兵不能完成主从切换了。
如果quorum设置为3，并且如果有3个哨兵故障的话，虽然可以判定主节点为“客观下线”，但是不能完成主从切换，这感觉【判定主节点为客观下线】这件事白做了一样，既然这样，还不如不做，quorum为3的时候，就可以避免这种无用功。

所以，quorum的值建议设置哨兵个数的二分之一加1， 例如3个哨兵就设置2,5个哨兵设置为3，而且哨兵节点的数量应该是奇数

主从故障转移的过程是怎么样的

在哨兵集群中通过投票的方式，选举出哨兵leader后，就可以进行主从故障的过程了，如下图：

主从故障冠以操作包含以下四个步骤：

• 第一步：在已下线主节点（旧节点）属下的所有【从节点】里面，挑选出一个从节点，并将其转换为主节点
• 第二步：让已下线主节点属下的所有【从节点】修改复制目标，修改为复制【新主节点】
• 第三步：将新主节点的ip地址和信息，通过【发布者/订阅者机制】通知给客户端
• 第四步：继续监视旧节点，当这个旧主节点重新上线时，将它设置为新主节点的从节点

步骤一：选出新主节点

故障转移操作第一步要做的就是在已下线主节点属下的所有【从节点】中，挑选出一个状态良好、数据完整的从节点，然后向这个从节点发送SLAVEOF no one命令，将这个【从节点】转换为【主节点】。

那么多【主节点】，到底选择哪一个从节点作为新主节点的？

随机选取的方式可以吗？随机选取的方式虽然看是简单，但是选取了一个网络状态差的节点做为新主从节点，那么可能在将来不久就会又进行主从故障转移。
所以，我们首先就是要先排除网络状态差的节点。

怎么判断从节点之前的网络状态不好呢？

Redis有个 down-after-milliseconds * 10 配置项,其down-after-milliseconds 是主从节点断连的最大连接超时时间。如果在down-after-millisecondes毫秒内，主从节点都没有通过网络联系上，我们就可以认为主从节点断连了。，如果发生断连的次数超过了10次，说明这个从节点的网络状态不好，不适合作为新主节点

至此，我们就把网络状态不好的从节点过滤掉了，接下来要对所有从节点进行三轮考察：优先级、复制进度、ID号。 在进行每一轮考察的时候，哪个从节点优先胜出，就选择其作为新主节点。

• 第一轮考察：哨兵首先会根据从节点的优先级来进行排序，优先级越小，排名越靠前
• 第二轮考察：如果优先级相同，则查看复制的下标，哪个从【主节点】接收的复制数据多，哪个就靠前。
• 第三轮考察：如果优先级和下标都相同，就选择从节点ID较小的那个。

第一轮考察，优先级最高的从节点胜出

Redis 有个叫 slave-priority配置项，可以给从节点设置优先级。
每一台从节点的服务器配置不一定是相同的，我们可以根据服务器性能配置来配置从节点的优先级。
比如，如果【A从节点】的为例内存是所有从节点中最大的，那么我们可以把【A从节点】的优先级设置成最高。这样当哨兵进行第一轮考虑的时候，优先级最高的A从节点就会优先胜出，于是就会成为新主节点。

第二轮考察：复制进度最靠前的从节点胜出

如果第一轮考察中，发现优先级最高的从节点有两个，那么就会进行第二轮考察，比较两个从节点的幅值进度。

什么是复制进度？

主从架构中，主节点会将写操作同步给从节点，在这个过程中，从节点会用master_repl_offset记录当前的最新写操作在repl_backlog_buffer中的位置（如下图中的【主服务器已经写入的数据】的位置），而从节点会用slave_repl_offset这个值记录当前的复制进度（如下图中的【从服务器要读的位置】的位置）

如果某个从节点的slave_tepl_offset最接近master_repl_offset,说明它的复制进度是最靠前的，于是选它作为新主节点

第三轮考察;ID号小的节点胜出

如果在第二轮考察中，发现有两个从节点优先和复制进度都是一样的，那么就会进行第三轮考察，比较两个从节点ID号，ID号小的从节点胜出

什么是ID号

每个节点都有一个编号，这个编号就是ID号，用来唯一识别从节点的。
到这里，选主的事情终于结束了。主要流程如下图所示
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在选举出从节点后，哨兵leader向北选中的从节点发送SLAVEOF no one命令，让这个从节点解除从节点的身份，将其变为新主节点

如下图，哨兵Leader向被选中的从及诶单server2发送SLAVEOF no one命令，将该从节点升级为新主节点。

在发送SLAVEOF no one命令之后，哨兵leader会以每秒一次的频率想被升级的从节点发送info命令（没有进行故障转移之前，info命令的频率是每10秒一次），并观察命令回复中的角色信息，当被升级节点的角色信息从原来的slave变为master时，哨兵leader就知道被选中的从节点已经顺利升级为主节点了。

如下图，选中的从节点server2升级为新主节点

步骤二：将从节点指向新主节点

当新主节点出现之后，哨兵leader下一步要做的就是，让已下线主节点属下的所有【从节点】指向【新主节点】，这一动作可以通过向【从节点】发送slaveof命令实现。

如下图，哨兵leader向所有节点（server3和server4）发送SLAVEOF，让它们成为新主节点的从节点。

所有从节点指向新主节点后的拓扑图如下：

步骤三：通知客户的主节点已更换

经过前面的一系列操作后，哨兵集群终于完成主从切换的工作，那么新主节点的信息要如何给客户端呢？

这主要通过Redis的发布者/订阅者机制来实现的。每个哨兵提供发布者/订阅者机制，客户端可以从哨兵订阅消息。

哨兵提供的消息订阅频道有很多，不同频道包含了主从节点切换过程中的不同关键时间，几个常见的事件如下：

客户端和哨兵建立连接后，客户端会订阅哨兵提供的频道。主从切换完成后，哨兵就会向+switch-master频道发布新主节点的ip地址和端口的信息，这个时候客户端就可以收到这条信息，然后用这里的新主节点ip地址和端口进行通信。

通过发布者/订阅者机制，有了这些事件通知，客户端不仅可以在主从切换后得到新主节点的连接信息，还可以监控到主从节点切换过程中发生的各个重要事件。这样，客户端就可以智岛主从切换到哪一步，有助于了解切换进度。

步骤四：将旧节点变为从节点

故障转移操作最后要做的是，继续监视旧主节点，当旧主节点重新上线时，哨兵集群就会向它发送SLAVEOF命令，让它成为新主节点的从节点，如下图：

至此，整个主从节点的故障转移工作结束

哨兵集群是如何组成的

前面提到了Redis的发布者/订阅者机制，那就不得不提一下哨兵集群的组成方式，因为它也用到了这个技术。

在我第一次搭建哨兵集群的时候，当时觉得很诧异。因为在配置哨兵的信息时，竟然只需要填下面这几个参数，设置主节点名字，主节点的IP地址和端口号以及quorum值。

sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>

不需要填其他哨兵节点的信息，那么它们是如何感知对方的，又是如何组成哨兵集群的？

哨兵之间通过Redis的发布者/订阅者机制来相互发现的。
在主从集群中，主节点上有一个名为__sentinel__:hello的频道，不同的哨兵就是通过它来相互发现，实现互相通信的。

在下图中，哨兵A把自己的IP地址和端口信息发送到__sentinel__:hello频道上，哨兵B和C订阅了该频道。那么此时，哨兵B和C就可以从这个频道直接获取哨兵A的IP地址和端口号。然后，哨兵B和C可以和哨兵A建立网络连接。

通过这个方式，哨兵B和C也可以建立网络连接，这样一来，哨兵集群就形成了。

哨兵集群会对【从节点】的运行状态进行监控，那哨兵集群如何知道【从节点】的信息？

主节点知道所有【从节点】的信息，所以哨兵会每10s一次的频率想主节点发送INFO命令来获取所有【从节点】的信息

如下图所示，哨兵B给主节点发送INFO命令，主节点接受到这个命令后，就会把从节点列表返回给哨兵。接着，哨兵就可以根据从节点列表中的连接信息，和每一个从节点建立连接，并在这个连接上持续地对节点进行监控。哨兵A和C可以通过相同的方法和从节点建立连接。
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正式通过Redis的发布者/订阅者机制，哨兵可以相关感知，然后组成集群，同时，哨兵又通过INFO命令，在主节点里获得了所有从节点连接信息，于是就能和从节点建立连接，并进行监控了。

总结

Redis在2.8版本以后提供的Redis机制，它的作用是实现主从节点故障转移。他会检测主节点是否存活，如果发现主节点挂了，它会选举一个从节点切换为主节点，并且把新主节点的相关信息通知给从节点和客户端。

哨兵一般以集群的方式部署，至少需要三个哨兵节点，哨兵集群主要负责三件事：监控，选主，通知

哨兵节点通过Redis的发布者/订阅者机制，哨兵之间可以相互感知，相互连接，然后组建成哨兵集群，同时哨兵又通过INFO命令，在主节点里获得了所有从节点连接信息，于是就能和从节点建立连接，并进行监控了。

1. 第一轮投票：判断主节点下线
   当哨兵集群中的某个哨兵判定主节点下线（主观下线）后，就会向其他哨兵发起命令，其他哨兵收到这个命令后，就会根据自身和主节点的网络状况，做出赞成投票或者拒绝投票的响应。
   当这个哨兵的赞同票数达到哨兵配置文件中的 quorum 配置项设定的值后，这时主节点就会被该哨兵标记为【客观下线】。
2. 第二轮投票：选出哨兵leader
   某个哨兵判定主节点客观下线后，该哨兵就会发起投票，告诉其他哨兵，它想成为 leader，想成为 leader 的哨兵节点，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。

3. 由哨兵leader进行主从故障转移
   选举出了哨兵 leader 后，就可以进行主从故障转移的过程了。该操作包含以下四个步骤：

• 第一步：在已下线主节点（旧主节点）属下的所有【从节点】里面，挑选出一个从节点，并将其转换为主节点，选择的规则：
  （1）过滤掉已经离线的从节点；
  （2）过滤掉历史网络连接状态不好的从节点；
  （3）将剩下的从节点，进行三轮考察：优先级、复制进度、ID 号。在每一轮考察过程中，如果找到了一个胜出的从节点，就将其作为新主节点。
• 第二步：让已下线主节点属下的所有【从节点】修改复制目标，修改为复制【新主节点】；
• 第三步：将新主节点的 IP 地址和信息，通过【发布者/订阅者机制】通知给客户端
• 第四步：继续监视旧主节点，当这个旧主节点重新上线时，将它设置为新主节点的从节点