redis高可用（哨兵模式篇）

哨兵模式（sentinel）

当我们使用主从复制时，从库宕机依然可以将请求发送给主库或者其他从库，但是 Master 宕机，只能响应读操作，写请求无法再执行。所以主从复制架构面临一个严峻问题，主库挂了，无法执行「写操作」，无法自动选择一个 Slave 切换为 Master，也就是无法故障自动切换。

哨兵是Redis的高可用性解决方案：由一个或多个Sentinel实例组成的Sentinel系统，可以监视任意多个主服务器，以及这些主服务器属下的所有从服务器，并在被监视的主服务器进入下线状态时，自动将下线主服务器属下的某个从服务器升级为新的主服务器，然后由新的主服务器代替已下线的主服务器继续处理命令请求。

哨兵功能主要有以下几点：

监控：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（核心功能）：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：客户端（从节点）在初始化时，可以通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
通知：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

哨兵也是一个 Redis 进程，只是不对外提供读写服务，通常哨兵要配置成单数。

一、哨兵集群的组建

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并互相通信的。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。同理哨兵2.3也可以建立连接，从而形成哨兵集群。

二、哨兵监控redis库

哨兵对主从库的监控，是通过哨兵向主库发送 INFO 命令来完成的。

哨兵给主库发送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。

三、主库下线的判定

哨兵如何判断主库是否下线了呢？首先要明白主观下线和客观下线两个概念。

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；

也就是说，每一个哨兵会自己做出判断（主观下线），最后共同决定主库是否已经下线（客观下线）。

哨兵通过ping命令来检测master和slave的状态，如果收到的是无效回复，则标记当前节点为**「主观下线」**。

当哨兵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。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quorum=2）, 则可以判定**主库「客观下线」了。其实就是判定「主观下线」的票数要过半，就认为「客观下线」**了。

只有 master 被判定为**「客观下线」**，才会进一步触发哨兵开始主从切换流程。

四、新主库的选出

主库下线之后，如何从剩余从库中选取一个作为新主库呢？

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中）的。
选择复制偏移量最大，也就是复制之前主节点数据最完整的从节点。

选出新主库之后，哨兵要将新主库的信息发送给其他从节点以及客户端，也就是将读写请求转移到新的master。这个操作称为主从切换，需要从哨兵集群中选出一个哨兵来执行此操作。

五、哨兵集群的选举

主库下线后，需要有一个节点（leader）执行主从切换，这个执行操作的节点是由集群选举产生的。

选举机制：通过Raft选举算法实现。 选举的票数大于等于num(sentinels)/2+1且大于等于哨兵配置文件中的 quorum 值时（两个条件缺一不可），将成为领导者，否则继续选举。

一个栗子：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”？能否主从切换？

**（1）可以判定主库“客观下线“。**两个哨兵都判定”主观下线“，达到了quorum的值。

**（2）不可以主从切换。**要进行切换，得到选举的票数必须大于等于5/2+1=3。

六、故障的转移

假设sentinel3为leader：

（1）将slave-1脱离原从节点，升级主节点。

（2）将从节点slave-2指向新的主节点（slave-1）。

（3）通知客户端主节点已更换。

（4）将原主节点（master）变成从节点，指向新的主节点（slave-1）。

转移后：

通过 pub/sub 机制发布不同事件，客户端可以订阅哨兵的消息。哨兵提供的消息订阅频道有很多，不同频道包含了主从库切换过程中的不同关键事件。