Redis进阶 - 高可用：哨兵机制（Redis Sentinel）详解
Redis进阶 - 高可用：哨兵机制（Redis Sentinel）详解
在上文主从复制的基础上，如果注节点出现故障该怎么办呢？ 在 Redis 主从集群中，哨兵机制是实现主从库自动切换的关键机制，它有效地解决了主从复制模式下故障转移的问题。@pdai
哨兵机制（Redis Sentinel）
Redis Sentinel，即Redis哨兵，在Redis 2.8版本开始引入。哨兵的核心功能是主节点的自动故障转移。
下图是一个典型的哨兵集群监控的逻辑图：
哨兵实现了什么功能呢？下面是Redis官方文档的描述：
- 监控（Monitoring）：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
- 自动故障转移（Automatic failover）：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
- 配置提供者（Configuration provider）：客户端在初始化时，通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
- 通知（Notification）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
其中，监控和自动故障转移功能，使得哨兵可以及时发现主节点故障并完成转移；而配置提供者和通知功能，则需要在与客户端的交互中才能体现。
哨兵集群的组建
上图中哨兵集群是如何组件的呢？哨兵实例之间可以相互发现，要归功于 Redis 提供的 pub/sub 机制，也就是发布 / 订阅机制。
在主从集群中，主库上有一个名为__sentinel__:hello的频道，不同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 1 把自己的 IP（172.16.19.3）和端口（26579）发布到__sentinel__:hello频道上，哨兵 2 和 3 订阅了该频道。那么此时，哨兵 2 和 3 就可以从这个频道直接获取哨兵 1 的 IP 地址和端口号。然后，哨兵 2、3 可以和哨兵 1 建立网络连接。
通过这个方式，哨兵 2 和 3 也可以建立网络连接，这样一来，哨兵集群就形成了。它们相互间可以通过网络连接进行通信，比如说对主库有没有下线这件事儿进行判断和协商。
哨兵监控Redis库
哨兵监控什么呢？怎么监控呢？
这是由哨兵向主库发送 INFO 命令来完成的。就像下图所示，哨兵 2 给主库发送 INFO 命令，主库接受到这个命令后，就会把从库列表返回给哨兵。接着，哨兵就可以根据从库列表中的连接信息，和每个从库建立连接，并在这个连接上持续地对从库进行监控。哨兵 1 和 3 可以通过相同的方法和从库建立连接。
主库下线的判定
哨兵如何判断主库已经下线了呢？
首先要理解两个概念：主观下线和客观下线
- 主观下线：任何一个哨兵都是可以监控探测，并作出Redis节点下线的判断；
- 客观下线：有哨兵集群共同决定Redis节点是否下线；
当某个哨兵（如下图中的哨兵2）判断主库“主观下线”后，就会给其他哨兵发送 is-master-down-by-addr 命令。接着，其他哨兵会根据自己和主库的连接情况，做出 Y 或 N 的响应，Y 相当于赞成票，N 相当于反对票。
如果赞成票数（这里是2）是大于等于哨兵配置文件中的 quorum 配置项（比如这里如果是quorum=2）, 则可以判定主库客观下线了。
哨兵集群的选举
判断完主库下线后，由哪个哨兵节点来执行主从切换呢？这里就需要哨兵集群的选举机制了。
- 为什么必然会出现选举/共识机制？
为了避免哨兵的单点情况发生，所以需要一个哨兵的分布式集群。作为分布式集群，必然涉及共识问题（即选举问题）；同时故障的转移和通知都只需要一个主的哨兵节点就可以了。
- 哨兵的选举机制是什么样的？
哨兵的选举机制其实很简单，就是一个Raft选举算法： 选举的票数大于等于num(sentinels)/2+1时，将成为领导者，如果没有超过，继续选举
Raft算法你可以参看这篇文章分布式算法 - Raft算法
- 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。
以 3 个哨兵为例，假设此时的 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，就可以了。
更进一步理解
这里很多人会搞混 判定客观下线 和 是否能够主从切换（用到选举机制） 两个概念，我们再看一个例子。
Redis 1主4从，5个哨兵，哨兵配置quorum为2，如果3个哨兵故障，当主库宕机时，哨兵能否判断主库“客观下线”？能否自动切换？
经过实际测试：
1、哨兵集群可以判定主库“主观下线”。由于quorum=2，所以当一个哨兵判断主库“主观下线”后，询问另外一个哨兵后也会得到同样的结果，2个哨兵都判定“主观下线”，达到了quorum的值，因此，哨兵集群可以判定主库为“客观下线”。
2、但哨兵不能完成主从切换。哨兵标记主库“客观下线后”，在选举“哨兵领导者”时，一个哨兵必须拿到超过多数的选票(5/2+1=3票)。但目前只有2个哨兵活着，无论怎么投票，一个哨兵最多只能拿到2票，永远无法达到N/2+1选票的结果。
新主库的选出
主库既然判定客观下线了，那么如何从剩余的从库中选择一个新的主库呢？
- 过滤掉不健康的（下线或断线），没有回复过哨兵ping响应的从节点
- 选择
salve-priority从节点优先级最高（redis.conf）的 - 选择复制偏移量最大，只复制最完整的从节点
故障的转移
新的主库选择出来后，就可以开始进行故障的转移了。
假设根据我们一开始的图：（我们假设：判断主库客观下线了，同时选出sentinel 3是哨兵leader）
故障转移流程如下：
- 将slave-1脱离原从节点（PS: 5.0 中应该是
replicaof no one)，升级主节点， - 将从节点slave-2指向新的主节点
- 通知客户端主节点已更换
- 将原主节点（oldMaster）变成从节点，指向新的主节点
转移之后
参考文章
本文主要借鉴和参考了
- https://time.geekbang.org/column/article/275337
- https://time.geekbang.org/column/article/274483
- https://www.cnblogs.com/andy6/p/10829929.html
在此基础上重新梳理和总结而成。
一些具体的实践，可以参考这篇文章
https://www.cnblogs.com/kismetv/p/9609938.html