《Redis設計與實現》讀書筆記（二十六） ——Redis哨兵（sentinel）啟動與建立監聽機制

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一、概述

哨兵（Sentinel）是redis高可用性的解決方案，由一個或多個哨兵例項組成的哨兵系統，可以監視任意多個主伺服器，以及這些主伺服器屬下的從伺服器。

當被監視的主伺服器下線時，根據某些規則挑選一個從伺服器，作為新的主伺服器。接著，其他從伺服器會向新的主伺服器傳送複製指令，並且完成複製。同時，哨兵會監視下線的原主伺服器，在它重新上線後，將它也置為從伺服器。

二、哨兵啟動與初始化

1、啟動命令

有兩個命令，效果完全相同：

redis-sentinel /path/to/sentinel/config/sentinel.conf
或 redis-server/path/to/sentinel/config/sentinel.conf --sentinel
 

啟動後，會做五件事：初始化伺服器、將普通redis使用的程式碼替換成sentinel專用的程式碼、初始化sentinel狀態、根據給定的配置檔案去初始化監視的主伺服器列表、建立連向主伺服器的網路連線。

2、初始化伺服器

由於sentinel伺服器是特殊的redis伺服器，因此其一開始的初始化伺服器和redis普通的伺服器初始化大體一致。區別在於sentinel不會載入rdb、aof檔案。

3、使用sentinel專用程式碼

在載入常量、命令表時，會載入sentinel專用的內容。例如sentinel預設的埠是26379，命令表只有七個命令可以執行，包括ping、info、sentinel以及釋出訂閱相關的四個命令（不含publish命令），而且這七個命令的定義和普通的redis伺服器也有所不同。

因此，客戶端無法對sentinel伺服器請求redis普通伺服器的命令，如get、set等。

4、初始化sentinel狀態

sentinel狀態會初始化sentinelState結構體，這裡面儲存了sentinel特有的屬性，普通的屬性仍會初始化在redisServer結構體中。

struct sentinelState{
//當前紀元，用於實現故障轉移
uint64_t current_epoch;
//字典形式儲存這個sentinel監視的所有主伺服器，鍵是伺服器名稱，值是指向sentinelRedisInstance指標
dict *masters;
//是否進入TILT模式
int titl;
//目前正在執行的指令碼數量
int running_scripts;
//進入TILT模式的時間
mstime_t tilt_start_time;
//最後一次執行時間處理器的時間
mstime_t previous_time;
//FIFO佇列，包含所有要執行的指令碼
list *scripts_queue;
}sentinel;
 

上述即sentinelState結構體中的全部屬性。

5、初始化sentinelState中的master屬性

1）sentinelRedisInstance

master屬性是字典形式儲存這個sentinel監視的所有主伺服器，鍵是伺服器名稱，值是指向sentinelRedisInstance指標。

每個sentinelRedisInstance結構（例項結構）是一個被sentinel監視的主伺服器、從伺服器或其他sentinel。

例項結構屬性非常多，主要的屬性：name表示伺服器名稱，從伺服器和其他sentinel名稱採用“ip:埠”的方式命名，主伺服器由sentinel來自動命名；runid表示執行id；addr記錄例項的地址；down_after_period記錄主觀下線時間；quorum表示接收到多少個投票後，伺服器算是客觀下線。

其中，addr的地址，是一個結構體，包括字元陣列形式的ip以及int形式的埠號。

2）初始化

對sentinel的初始化會引起對masters字典的初始化，而masters字典的初始化，由載入的sentinel的配置檔案決定。

例如如下配置檔案：

則masters字典如下圖所示：

其中的每一個sentinelRedisInstance如下圖所示：

6、建立連向主伺服器的網路連線

初始化的最後一步，即建立連向主伺服器的網路連線。sentinel將成為主伺服器的客戶端，對它傳送命令，並獲取有關的回覆。

sentinel會和每一個主伺服器都建立兩個連線，一個是命令連線，專門用於向主伺服器傳送命令與接收主伺服器的回覆；另一個是訂閱連線，專門用於訂閱主伺服器的__sentinel__:hello頻道。

由於釋出訂閱時候，資訊都不會儲存在redis伺服器，為了保證儲存hello頻道的每一條資訊，必須專門有一個訂閱的連線。另外，除了訂閱頻道外，sentinel必須要能給主伺服器傳送命令，以此來與主伺服器通訊，因此命令連線也是必不可少的。

三、獲取主伺服器資訊

sentinel預設會每10秒一次，給主伺服器傳送info命令，並且通過分析info命令，來判斷當前主伺服器的資訊。

通過分析info命令，sentinel會得到兩方面的資訊：一是主伺服器的執行ID以及其role域記錄的伺服器角色，二是關於主伺服器屬下所有從伺服器的資訊，由slave字串開頭，每行IP記錄一個IP地址、埠號、offset（用於與主伺服器aof）、lag（延遲時間）等。

因此，sentinel無序建立和從伺服器的連線，也可以知道從伺服器的情況。sentinel只需要將info獲得的返回結果，分析並更新到sentinel的sentinelState結構體的相應屬性即可。

另外，sentinel在更新結構體時，還會分析每一個從伺服器是否存在，如果是現有的則更新結構體，如果不是現有的則新增一個結構體。

從上述可知，主從伺服器sentinelRedisInstance的主要區別，一是flags屬性主是SRI_MASTER而從是SRI_SLAVE；二是名稱主伺服器是sentinel起的，從伺服器是IP:埠號；三是主伺服器有個slaves屬性，指向一個字典，該字典鍵是從伺服器的IP:埠號，值是表示從伺服器的sentinelRedisInstance。

四、獲取從伺服器資訊

當sentinel發現有新的從伺服器，除了會為其建立例項結構，還會與其建立連線，連線也是包括訂閱連線和命令連線。且預設下，每十秒也會給從伺服器傳送info命令。

根據info命令，可以提取出以下主要資訊：執行ID、角色、主伺服器ip與埠、主從連線狀態、從伺服器優先順序、從伺服器偏移量。

五、向主伺服器和從伺服器傳送資訊

預設情況下，sentinel會每兩秒一次，向監聽的主從伺服器傳送以下格式的命令：

publish __sentinel__:hello “<s_ip>,<s_port>,<s_runid>,<s_epoch>,<m_name>,<m_ip>,<m_port>,<m_epoch>”

其中，s開頭的是監聽的伺服器相關的資訊，m開頭的是sentinel的資訊。

六、接收來自主從伺服器頻道的資訊

1、接收資訊

上面已經提到，sentinel會和每個監聽的伺服器建立釋出訂閱連線，監聽__sentinel__:hello頻道，會一直監聽到連線斷開為止。

採用釋出訂閱的方式，是因為如果不止一個sentinel監聽該主從結構的各伺服器，則當其中某一個sentinel傳送上述第五步的publish的命令，伺服器回覆在頻道資訊的，可以被所有監聽的sentinel獲取到。

sentinel接收到資訊將與sentinel的執行id進行比對，如果一致則表示資訊是自身傳送的，sentinel將丟棄不處理資訊；如果不一致表示是其他sentinel傳送的命令，則會進行比對並更新相應內容。

2、更新sentinels字典

sentinel為主伺服器建立的sentinels字典除了儲存自身資訊，還會儲存其他sentinel的資訊，字典的鍵是sentinel的ip:port，值是對應的sentinel例項。

獲取的結果中，如果已經存在名稱，則是原來就有是sentinel，否則是新的sentinel則要新開一個空間進行儲存。

整體的儲存方式和儲存主從伺服器的方式基本一致。

3、建立連向其他sentinel的連線

當sentinel發現其他sentinel，不僅會記錄其結構資訊，還會建立一個命令連線，而新的sentinel也會向該sentinel建立命令連線。最終監視主伺服器的多個sentinel將形成網路。

另外，sentinel不會和其他sentinel建立訂閱連線，因為不需要訂閱相關資訊。sentinel之間傳送命令和訂閱資訊，只需要互相用命令連線傳送即可。

——written by linhxx 2017.09.13