第六章· Redis高可用sentinel

1、sentinel介绍

1.什么是sentinel？

Redis-Sentinel是Redis官方推荐的高可用性(HA)解决方案，当用Redis作Master-slave的高可用方案时，假如master宕机了，Redis自己(包括它的不少客户端)都没有实现自动进行主备切换，而Redis-sentinel自己也是一个独立运行的进程，它能监控多个master-slave集群，发现master宕机后能进行自动切换。

2.sentinel的构造

Sentinel 是一个监视器，它能够根据被监视实例的身份和状态来判断应该执行何种动做。

3.sentinel的功能

1）监控（Monitoring）：
Sentinel会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运做正常。

2）提醒（Notification）：
当被监控的某个Redis服务器出现问题时，Sentinel能够经过API向管理员或者其余应用程序发送通知。

3）自动故障迁移（Automatic failover）：
当一个主服务器不能正常工做时，Sentinel会开始一次自动故障迁移操做，它会将失效主服务器的其中一个从服务器升级为新的主服务器，并让失效主服务器的其余从服务器改成复制新的主服务器；当客户端试图链接失效的主服务器时，集群也会向客户端返回新主服务器的地址，使得集群可使用新主服务器代替失效服务器。

4.发现并链接主服务器

Sentinel经过用户给定的配置文件来发现主服务器。

Sentinel会与被监视的主服务器建立两个网络链接：
命令链接用于向主服务器发送命令。
订阅链接用于订阅指定的频道，从而发现监视同一主服务器的其余Sentinel。

配置文件示例

redis-sentinel sentinel.conf


############ master1 configure ##############
sentinel monitor master1 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds master1 30000
sentinel parallel-syncs master1 1
sentinel failover-timeout master1 900000


############ master2 configure ##############
sentinel monitor master2 127.0.0.1 12345 5
sentinel down-after-milliseconds master2 50000
sentinel parallel-syncs master2 5
sentinel failover-timeout master2 450000

5.发现并链接从服务器

Sentinel经过向主服务器发送INFO命令来自动得到全部从服务器的地址。

跟主服务器同样，Sentinel 会与每一个被发现的从服务器建立命令链接和订阅链接。

6.发现其余sentinel

Sentinel 会经过命令链接向被监视的主从服务器发送 “HELLO” 信息，该消息包含 Sentinel 的 IP、端口号、ID 等内容，以此来向其余 Sentinel 宣告本身的存在。与此同时Sentinel 会经过订阅链接接收其余 Sentinel 的“HELLO” 信息，以此来发现监视同一个主服务器的其余 Sentinel 。

1）一个Sentinel能够与其余多个Sentinel进行链接，各个Sentinel之间能够互相检查对方的可用性，并进行信息交换。你无须为运行的每一个 Sentinel 分别设置其余 Sentinel 的地址，由于Sentinel能够经过发布与订阅功能来自动发现正在监视相同主服务器的其余 Sentinel ，这一功能是经过向频道__sentinel__:hello发送信息来实现的。

2）与此相似，你也没必要手动列出主服务器属下的全部从服务器，由于 Sentinel 能够经过询问主服务器来得到全部从服务器的信息。每一个Sentinel会以每两秒一次的频率，经过发布与订阅功能，向被它监视的全部主服务器和从服务器的__sentinel__:hello频道发送一条信息，信息中包含了Sentinel的IP地址、端口号和运行ID（runid）。

3）每一个Sentinel都订阅了被它监视的全部主服务器和从服务器的__sentinel__:hello 频道，查找以前未出现过的sentinel（looking for unknown sentinels）。当一个Sentinel发现一个新的Sentinel时，它会将新的Sentinel添加到一个列表中，这个列表保存了Sentinel已知的，监视同一个主服务器的全部其余 Sentinel 。Sentinel发送的信息中还包括完整的主服务器当前配置（configuration）。若是一个 Sentinel 包含的主服务器配置比另外一个Sentinel发送的配置要旧，那么这个 Sentinel 会当即升级到新配置上。

4）在将一个新 Sentinel 添加到监视主服务器的列表上面以前，Sentinel 会先检查列表中是否已经包含了和要添加的 Sentinel 拥有相同运行 ID 或者相同地址（包括 IP 地址和端口号）的 Sentinel ，若是是的话，Sentinel 会先移除列表中已有的那些拥有相同运行 ID或者相同地址的 Sentinel ，而后再添加新 Sentinel 。

7.多个sentinel之间链接

Sentinel之间只会互相建立命令链接，用于进行通讯。由于已经有主从服务器做为发送和接收HELLO信息的中介，因此Sentinel之间不会建立订阅链接。

8.检测实例的状态

Sentinel使用PING命令来检测实例的状态：若是实例在指定的时间内没有返回回复，或者返回错误的回复，那么该实例会被 Sentinel 判断为下线。

Redis的Sentinel中关于下线（down）有两个不一样的概念：

1）主观下线（Subjectively Down， 简称 SDOWN）指的是单个 Sentinel 实例对服务器作出的下线判断。

2）客观下线（Objectively Down，简称 ODOWN）指的是多个Sentinel实例在对同一个服务器作出SDOWN判断，而且经过SENTINEL is-master-down-by-addr命令互相交流以后，得出的服务器下线判断。（一个 Sentinel能够经过向另外一个Sentinel发送SENTINEL is-master-down-by-addr命令来询问对方是否定为给定的服务器已下线。）



若是一个服务器没有在 master-down-after-milliseconds 选项所指定的时间内，对向它送PING命令的Sentinel返回一个有效回复（valid reply），那么Sentinel就会将这个服务器标记为主观下线。

服务器对PING命令的有效回复能够是如下三种回复的其中一种:

1)返回 +PONG 。

2)返回 -LOADING 错误。

3)返回 -MASTERDOWN 错误。

若是服务器返回除以上三种回复以外的其余回复，又或者在指定时间内没有回复Ping命令，那么Sentinel认为服务器返回的回复无效（non-valid）。

注意：一个服务器必须在master-down-after-milliseconds毫秒内，一直返回无效回复才会被Sentinel标记为主观下线。

举个例子，若是master-down-after-milliseconds选项的值为30000毫秒（30秒），那么只要服务器能在每29秒以内返回至少一次有效回复，这个服务器就仍然会被认为是处于正常状态的。

从主观下线状态切换到客观下线状态并无使用严格的法定人数算法（strong quorum algorithm），而是使用了流言协议：若是 Sentinel 在给定的时间范围内，从其余Sentinel那里接收到了足够数量的主服务器下线报告，那么Sentinel就会将主服务器的状态从主观下线改变为客观下线。若是以后其余Sentinel再也不报告主服务器已下线，那么客观下线状态就会被移除。

客观下线条件只适用于主服务器：对于任何其余类型的Redis实例，Sentinel在将它们判断为下线前不须要进行协商，因此从服务器或者其余 Sentinel 永远不会达到客观下线条件。

只要一个Sentinel发现某个主服务器进入了客观下线状态，这个Sentinel就可能会被其余Sentinel推选出，并对失效的主服务器执行自动故障迁移操做。

9.故障转移FAILOVER

一次故障转移操做由如下步骤组成：

1）发现主服务器已经进入客观下线状态。

2）基于Raft leader election协议 ，进行投票选举

3）若是当选失败，那么在设定的故障迁移超时时间的两倍以后，从新尝试当选。若是当选成功，那么执行如下步骤。

4）选出一个从服务器，并将它升级为主服务器。

5）向被选中的从服务器发送 SLAVEOF NO ONE 命令，让它转变为主服务器。

6）经过发布与订阅功能，将更新后的配置传播给全部其余Sentinel，其余Sentinel对它们本身的配置进行更新。

7）向已下线主服务器的从服务器发送SLAVEOF命令，让它们去复制新的主服务器。

8）当全部从服务器都已经开始复制新的主服务器时， leader Sentinel 终止此次故障迁移操做。



每当一个Redis实例被从新配置（reconfigured）—— 不管是被设置成主服务器、从服务器、又或者被设置成其余主服务器的从服务器 —— Sentinel 都会向被从新配置的实例发送一个CONFIG REWRITE命令，从而确保这些配置会持久化在硬盘里。

Sentinel使用如下规则来选择新的主服务器：

1）在失效主服务器属下的从服务器当中，那些被标记为主观下线、已断线、或者最后一次回复PING命令的时间大于五秒钟的从服务器都会被淘汰。
2）在失效主服务器属下的从服务器当中，那些与失效主服务器链接断开的时长超过down-after选项指定的时长十倍的从服务器都会被淘汰。
3）在经历了以上两轮淘汰以后剩下来的从服务器中，咱们选出复制偏移量（replication offset）最大的那个从服务器做为新的主服务器；若是复制偏移量不可用，或者从服务器的复制偏移量相同，那么带有最小运行ID的那个从服务器成为新的主服务器。

Sentinel自动故障迁移的一致性特质：

1）Sentinel自动故障迁移使用Raft算法来选举领头（leader）Sentinel ，从而确保在一个给定的周期（epoch）里，只有一个领头产生。
2）这表示在同一个周期中， 不会有两个 Sentinel 同时被选中为领头，而且各个 Sentinel 在同一个节点中只会对一个领头进行投票。
3）更高的配置节点老是优于较低的节点，所以每一个 Sentinel 都会主动使用更新的节点来代替本身的配置。
简单来讲，咱们能够将Sentinel配置看做是一个带有版本号的状态。一个状态会以最后写入者胜出（last-write-wins）的方式（也便是，最新的配置老是胜出）传播至全部其余Sentinel。

举个例子：
1）当出现网络分割（network partitions）时，一个Sentinel可能会包含了较旧的配置，而当这个Sentinel接到其余Sentinel发来的版本更新的配置时，Sentinel就会对本身的配置进行更新。

2）若是要在网络分割出现的状况下仍然保持一致性， 那么应该使用 min-slaves-to-write 选项，让主服务器在链接的从实例少于给定数量时中止执行写操做，与此同时，应该在每一个运行Redis主服务器或从服务器的机器上运行Redis Sentinel进程。

Sentinel状态的持久化：

1）Sentinel 的状态会被持久化在 Sentinel 配置文件里面。
2）每当Sentinel接收到一个新的配置，或者当领头Sentinel为主服务器建立一个新的配置时，这个配置会与配置节点一块儿被保存到磁盘里面。
3）这意味着中止和重启Sentinel进程都是安全的。

Sentinel在非故障迁移的状况下对实例进行从新配置：

1）即便没有自动故障迁移操做在进行，Sentinel总会尝试将当前的配置设置到被监视的实例上面。
特别是：
根据当前的配置，若是一个从服务器被宣告为主服务器，那么它会代替原有的主服务器，成为新的主服务器，而且成为原有主服务器的全部从服务器的复制对象。
2）那些链接了错误主服务器的从服务器会被从新配置， 使得这些从服务器会去复制正确的主服务器。
3）不过，在以上这些条件知足以后，Sentinel在对实例进行从新配置以前仍然会等待一段足够长的时间，确保能够接收到其余Sentinel发来的配置更新，从而避免自身由于保存了过时的配置而对实例进行了没必要要的从新配置。

2、sentinel实战及配置讲解

1.环境准备

角色	主机 IP	端口
主库（master）	db01	10.0.0.51 6379
从库（slave01）	db01	10.0.0.51 6380
主库（slave02）	db01	10.0.0.51 6381

2.sentinel配置

#建立sentinel的配置文件目录
[root@db01 ~]# mkdir /etc/redis/26380
#进入sentinel配置目录
[root@db01 ~]# cd /etc/redis/26380/
#编辑配置文件
[root@db01 26380]# vim sentinel.conf
port 26380
dir "/etc/redis/26380"
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 1
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
#启动sentinel
[root@db01 26380]# redis-sentinel /etc/redis/26380/sentinel.conf &

3.sentinel切换测试

#链接redis主库
[root@db01 26380]# redis-cli -p 6379
#关闭主库
127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
#登陆原从库6380
[root@db01 26380]# redis-cli -p 6380
#查看主从信息
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master                 //因而可知，原从库6380已经被提高为主库
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=3552,lag=0  //从库变成了6381
master_repl_offset:3566
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2
repl_backlog_histlen:3565

#开启旧主库6379
[root@db01 26380]# redis-server /etc/redis/6379/redis.conf
#链接旧主库6379
[root@db01 26380]# redis-cli -p 6379
#查看主从信息
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:slave                      //角色变成了slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6380                //主库的端口是6380
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:2
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:37819
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

#在新主6380上查看主从信息
[root@db01 26380]# redis-cli -p 6380
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=45288,lag=1
slave1:ip=127.0.0.1,port=6379,state=online,offset=45421,lag=0  //6379自动加入了集群
master_repl_offset:45421
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2
repl_backlog_histlen:45420

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
Sentinel 去监视一个名为mymaster的主服务器，这个主服务器的IP地址为127.0.0.1，端口号为6379，而将这个主服务器判断为失效至少须要2个Sentinel赞成（只要赞成Sentinel的数量不达标，自动故障迁移就不会执行，不过要注意，不管你设置要多少个Sentinel赞成才能判断一个服务器失效，一个 Sentinel 都须要得到系统中多数（majority） Sentinel 的支持，才能发起一次自动故障迁移，并预留一个给定的配置节点（configuration Epoch，一个配置节点就是一个新主服务器配置的版本号）。换句话说，在只有少数（minority）Sentinel进程正常运做的状况下，Sentinel 是不能执行自动故障迁移的。

sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
指定了Sentinel认为服务器已经断线所需的毫秒数。若是服务器在给定的毫秒数以内，没有返回Sentinel发送的Ping命令的回复，或者返回一个错误，那么Sentinel将这个服务器标记为主观下线（subjectively down，简称SDOWN）。不过只有一个Sentinel将服务器标记为主观下线并不必定会引发服务器的自动故障迁移：只有在足够数量的Sentinel都将一个服务器标记为主观下线以后，服务器才会被标记为客观下线（objectively down， 简称 ODOWN ），这时自动故障迁移才会执行。

sentinel failover-timeout mymaster 180000
自动故障切换的超时时间

sentinel parallel-syncs mymaster 1
在执行故障转移时，最多能够有多少个从服务器同时对新的主服务器进行同步，这个数字越小，完成故障转移所需的时间就越长。若是从服务器被设置为容许使用过时数据集（参见对 redis.conf 文件中对 slave-serve-stale-data 选项的说明），那么你可能不但愿全部从服务器都在同一时间向新的主服务器发送同步请求，由于尽管复制过程的绝大部分步骤都不会阻塞从服务器，但从服务器在载入主服务器发来的 RDB 文件时，仍然会形成从服务器在一段时间内不能处理命令请求：若是所有从服务器一块儿对新的主服务器进行同步，那么就可能会形成全部从服务器在短期内所有不可用的状况出现。能够经过将这个值设为1来保证每次只有一个从服务器处于不能处理命令请求的状态。

4.sentinel管理命令（不经常使用）

#链接sentinel管理端口
[root@db01 26380]# redis-cli -p 26380
#检测状态，返回PONG
127.0.0.1:26380> PING
PONG
#列出全部被监视的主服务器
127.0.0.1:26380> SENTINEL masters
#列出全部被监视的从服务器
127.0.0.1:26380> SENTINEL slaves mymaster
#返回给定名字的主服务器的IP地址和端口号
127.0.0.1:26380> SENTINEL get-master-addr-by-name mymaster
1) "127.0.0.1"
2) "6380"
#重置全部名字和给定模式
127.0.0.1:26380> SENTINEL reset mymaster
#当主服务器失效时，在不询问其余Sentinel意见的状况下，强制开始一次自动故障迁移。
127.0.0.1:26380> SENTINEL failover mymaster