1、Redis哨兵介紹

sentinal，中文名是哨兵

A、哨兵是redis叢集架構中非常重要的一個元件，主要功能如下

1. 叢集監控，負責監控redis master和slave程序是否正常工作

2. 訊息通知，如果某個redis例項有故障，那麼哨兵負責傳送訊息作為報警通知給管理員

3. 故障轉移，如果master node掛掉了，會自動轉移到slave node上

4. 配置中心，如果故障轉移發生了，通知client客戶端新的master地址

B、哨兵本身也是分散式的，作為一個哨兵叢集去執行，互相協同工作

1. 故障轉移時，判斷一個master node是宕機了，需要大部分的哨兵都同意才行，涉及到了分散式選舉的問題

2. 即使部分哨兵節點掛掉了，哨兵叢集還是能正常工作的

2、哨兵的核心知識

1. 哨兵至少需要3個例項，來保證自己的健壯性

2. 哨兵 + redis主從的部署架構，是不會保證資料零丟失的，只能保證redis叢集的高可用性

3. 對於哨兵 + redis主從這種複雜的部署架構，儘量在測試環境和生產環境，都進行充足的測試和演練

3、為什麼redis哨兵叢集只有2個節點無法正常工作？

1. 哨兵叢集必須部署2個以上節點

2. 如果哨兵叢集僅僅部署了個2個哨兵例項，quorum=1

+----+     +----+  
​
| M1 |---------| R1 |  
​
| S1 |     | S2 |  
 
​
+----+     +----+

Configuration: quorum = 1

master宕機，s1和s2中只要有1個哨兵認為master宕機就可以還行切換，同時s1和s2中會選舉出一個哨兵來執行故障轉移

同時這個時候，需要majority，也就是大多數哨兵都是執行的，2個哨兵的majority就是2（2的majority=2，3的majority=2，5的

majority=3，4的majority=2），2個哨兵都執行著，就可以允許執行故障轉移但是如果整個M1和S1執行的機器宕機了，那麼哨兵只有1

個了，此時就沒有majority來允許執行故障轉移，雖然另外一臺機器還有一個R1，但是故障轉移不會執行

4、經典的3節點哨兵叢集

+----+
    | M1 |
    | S1 |
    +----+
      |
+----+   |   +----+
| R2 |----+----| R3 |
| S2 |     | S3 |
+----+     +----+

Configuration: quorum = 2，majority

如果M1所在機器宕機了，那麼三個哨兵還剩下2個，S2和S3可以一致認為master宕機，然後選舉出一個來執行故障轉移

同時3個哨兵的majority是2，所以還剩下的2個哨兵執行著，就可以允許執行故障轉移

5、redis哨兵主備切換的資料丟失問題及解決方法

5.1主備切換的過程，可能會導致資料丟失

5.1.1、非同步複製導致的資料丟失？

因為master -> slave的複製是非同步的，所以可能有部分資料還沒複製到slave，master就宕機了，此時這些部分資料就丟失了

5.1.2、腦裂導致的資料丟失

腦裂，也就是說，某個master所在機器突然脫離了正常的網路，跟其他slave機器不能連線，但是實際上master還執行著

此時哨兵可能就會認為master宕機了，然後開啟選舉，將其他slave切換成了master這個時候，叢集裡就會有兩個master，也就是所謂

的腦裂。 此時雖然某個slave被切換成了master，但是可能client還沒來得及切換到新的master，還繼續寫向舊master的資料可能也丟失了

因此舊master再次恢復的時候，會被作為一個slave掛到新的master上去，自己的資料會清空，重新從新的master複製資料。

5.2、解決非同步複製和腦裂導致的資料丟失

min-slaves-to-write 1
min-slaves-max-lag 10

要求至少有1個slave，資料複製和同步的延遲不能超過10秒

如果說一旦所有的slave，資料複製和同步的延遲都超過了10秒鐘，那麼這個時候，master就不會再接收任何請求了

上面兩個配置可以減少非同步複製和腦裂導致的資料丟失

5.2.1、減少非同步複製的資料丟失

有了min-slaves-max-lag這個配置，就可以確保說，一旦slave複製資料和ack延時太長，就認為可能master宕機後損失的資料太多了，那麼就拒絕寫請求，這樣可以把master宕機時由於部分資料未同步到slave導致的資料丟失降低的可控範圍內

2.2.2、減少腦裂的資料丟失

如果一個master出現了腦裂，跟其他slave丟了連線，那麼上面兩個配置可以確保說，如果不能繼續給指定數量的slave傳送資料，而且slave超過10秒沒有給自己ack訊息，那麼就直接拒絕客戶端的寫請求這樣腦裂後的舊master就不會接受client的新資料，也就避免了數

據丟失上面的配置就確保了，如果跟任何一個slave丟了連線，在10秒後發現沒有slave給自己ack，那麼就拒絕新的寫請求因此在腦裂場景下，最多就丟失10秒的資料！

6、redis哨兵的核心底層原理

6.1、sdown和odown轉換機制

1、sdown和odown兩種失敗狀態

2、sdown是主觀宕機，就一個哨兵如果自己覺得一個master宕機了，那麼就是主觀宕機

3、odown是客觀宕機，如果quorum數量的哨兵都覺得一個master宕機了，那麼就是客觀宕機

4、sdown達成的條件很簡單，如果一個哨兵ping一個master，超過了is-master-down-after-milliseconds指定的毫秒數之後，就主觀認為master宕機

5、sdown到odown轉換的條件很簡單，如果一個哨兵在指定時間內，收到了quorum指定數量的其他哨兵也認為那個master是sdown了，那麼就認為是odown了，客觀認為master宕

6.2、哨兵叢集自動發現機制

1、哨兵互相之間的發現，是通過redis的pub/sub系統實現的，每個哨兵都會往sentinel:hello這個

channel裡傳送一個訊息，這時候所有其他哨兵都可以消費到這個訊息，並感知到其他的哨兵的存在

2、每隔兩秒鐘，每個哨兵都會往自己監控的某個master+slaves對應的sentinel:hello channel裡傳送一個

訊息，內容是自己的host、ip和runid還有對這個master的監控配置

3、每個哨兵也會去監聽自己監控的每個master+slaves對應的sentinel:hello channel，然後去感知到同樣

在監聽這個master+slaves的其他哨兵的存在

4、每個哨兵還會跟其他哨兵交換對master的監控配置，互相進行監控配置的同步

6.3、slave->master選舉演算法

如果一個master被認為odown了，而且majority哨兵都允許了主備切換，那麼某個哨兵就會執行主備切換操

作，此時首先要選舉一個slave來。

首先考慮slave的一些資訊

（1、跟master斷開連線的時長 （2、slave優先順序 （3、複製offset （4、run id

如果一個slave跟master斷開連線已經超過了down-after-milliseconds的10倍，外加master宕機的時長，那麼slave就被認為不適合選舉為master (down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state

接下來會對slave進行排序

（1）按照slave優先順序進行排序，slave priority越低，優先順序就越高

（2）如果slave priority相同，那麼看replica offset，哪個slave複製了越多的資料，offset越靠後，優先順序就越高

（3）如果上面兩個條件都相同，那麼選擇一個run id比較小的那個slave

6.4、slave配置的自動糾正

哨兵會負責自動糾正slave的一些配置，比如slave如果要成為潛在的master候選人，哨兵會確保slave在複製現有master的資料; 如果slave連線到了一個錯誤的master上，比如故障轉移之後，那麼哨兵會確保它們連線到正確的master上

6.5、quorum和majority

quorum：確認odown的最少的哨兵數量

majority：授權進行主從切換的最少的哨兵數量

每次一個哨兵要做主備切換，首先需要quorum數量的哨兵認為odown，然後選舉出一個哨兵來做切換，這個哨兵還得得到majority哨兵的授權，才能正式執行切換

如果quorum < majority，比如5個哨兵，majority就是3，quorum設定為2，那麼就3個哨兵授權就可以執行切換

但是如果quorum >= majority，那麼必須quorum數量的哨兵都授權，比如5個哨兵，quorum是5，那麼必須5個哨兵都同意授權，才能執行切換

6.6、configuration epoch

哨兵會對一套redis master+slave進行監控，有相應的監控的配置

執行切換的那個哨兵，會從要切換到的新master（salve->master）那裡得到一個configuration epoch，這就是一個version號，每次切換的version號都必須是唯一的

如果第一個選舉出的哨兵切換失敗了，那麼其他哨兵，會等待failover-timeout時間，然後接替繼續執行切換，此時會重新獲取一個新的configuration epoch，作為新的version號

6.7、configuraiton傳播

哨兵完成切換之後，會在自己本地更新生成最新的master配置，然後同步給其他的哨兵，就是通過之前說的pub/sub訊息機制

這裡之前的version號就很重要了，因為各種訊息都是通過一個channel去釋出和監聽的，所以一個哨兵完成一次新的切換之後，新的master配置是跟著新的version號的

其他的哨兵都是根據版本號的大小來更新自己的master配置的