分布式缓存-Redis 哨兵
一、哨兵的作用和工作原理
1.1 哨兵的结构和作用
Redis 提供了哨兵(Sentinel)机制来实现主从集群的自动故障恢复。哨兵的结构和作用如下:
- 监控: Sentinel 会不断检查您的 master 和 slave 是否按预期工作
- 自动故障恢复: 如果 master 故障,Sentinel 会将一个 slave 提升为 master。当故障实例恢复后也以新的 master 为主。
- 通知: Sentinel 充当 Redis 客户端的服务发现来源,当集群发生故障转移时,会将最新信息推送给 Redis 的客户端。简单来说,就是当 Redis 集群中的主从地址发生变化,Sentinel 会将服务状态的变更通知 Redis 客户端,这样 Redis 客户端就可以知道新的主从节点了,从而改变节点的访问地址。
1.2 哨兵的监控原理
Sentinel 基于心跳机制检测服务状态,每隔 1 秒向集群的每个实例发送 ping 命令:
- 主观下线:如果某 Sentinel 节点发现某实例未在规定时间响应,则认为该实例主观下线。
- 客观下线:若超过指定数量(quorum)的 Sentinel 都认为该实例主观下线,则该实例客观下线。quorum 值最好超过 Sentinel 实例数量的一半。
1.3 集群故障恢复原理
一旦发现 master 故障,Sentinel 需要在 slave 中选择一个作为新的 master,选择依据是这样的:
- 首先会判断 slave 节点与 master 节点断开时间长短,如果超过指定值(down-after-millisenconds*10)则会排除该 slave 节点
- 然后判断 slave 节点的 slave-prority 值,越小优先级越高,如果是 0 则永不参与选举
- 如果 slave-prority 一样,则判断 slave 节点的 offset 值,越大说明数据越新,优先级越高
- 最后判断 slave 节点的运行 id 大小,越小优先级越高
当选中了其中一个 slave 作为新的 master 后(例如 slave1),故障转移的步骤如下:
- Sentinel 给备选的 slave1 节点发送
slaveof no one
命令,让该节点称为 master - Sentinel 给所有其他 slave 发送
slave of slave1的IP地址 slave1的端口号
命令,让这些 slave 成为新 master 的从节点,开始从新的 master 上同步数据。 - 最后,Sentinel 将故障节点标记为 slave,当故障节点恢复后会自动成为新的 master 的 slave 节点。
1.4 总结
Sentinel 的三个作用是什么?
- 监控
- 故障转移
- 通知
Sentinel 如何判断一个 Redis 实例是否健康?
- 每个 1 秒发送一次 PING 命令,如果超过一定时间没有响应则认为是主观下线
- 如果大多数 Sentinel 都认为实例主观下线,则判定服务下线
故障转移步骤有哪些?
- 首先选定一个 slave 作为新的 master,执行
slaveof no one
命令 - 然后让所有节点都执行
slaveof 新master
- 修改故障节点配置,添加
slaveof 新master
二、搭建哨兵集群
2.1 集群结构
这里我们搭建一个三节点形成的Sentinel集群,来监管之前的Redis主从集群。如图:
三个sentinel实例信息如下:
节点 | IP | PORT |
---|---|---|
s1 | Redis服务的IP地址 | 27001 |
s2 | Redis服务的IP地址 | 27002 |
s3 | Redis服务的IP地址 | 27003 |
2.2 准备实例和配置
要在同一台虚拟机开启3个实例,必须准备三份不同的配置文件和目录,配置文件所在目录也就是工作目录。
我们创建三个文件夹,名字分别叫s1、s2、s3:
# 进入/usr/local/src/myredis目录
cd /usr/local/src/myredis
# 创建目录
mkdir s1 s2 s3
如图:
然后我们在s1目录创建一个sentinel.conf文件,添加下面的内容:
port 27001
sentinel announce-ip 主节点IP地址
sentinel monitor mymaster 主节点IP地址 7001 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000
dir "/usr/local/src/myredis/s1"
解读:
port 27001
:是当前sentinel实例的端口sentinel monitor mymaster 主节点IP地址 7001 2
:指定主节点信息mymaster
:主节点名称,自定义,任意写主节点IP 7001
:主节点的ip和端口2
:选举master时的quorum值
然后将s1/sentinel.conf文件拷贝到s2、s3两个目录中(在/usr/local/src/myredis目录执行下列命令):
# 方式一:逐个拷贝
cp s1/sentinel.conf s2
cp s1/sentinel.conf s3
# 方式二:管道组合命令,一键拷贝
echo s2 s3 | xargs -t -n 1 cp s1/sentinel.conf
修改s2、s3两个文件夹内的配置文件,将端口分别修改为27002、27003:
sed -i -e 's/27001/27002/g' -e 's/s1/s2/g' s2/sentinel.conf
sed -i -e 's/27001/27003/g' -e 's/s1/s3/g' s3/sentinel.conf
2.3 启动
为了方便查看日志,我们打开3个ssh窗口,分别启动3个redis实例,启动命令:
# 第1个
redis-sentinel s1/sentinel.conf
# 第2个
redis-sentinel s2/sentinel.conf
# 第3个
redis-sentinel s3/sentinel.conf
启动后:
2.4 测试
尝试让master节点7001宕机,查看sentinel日志:
查看 7003 日志:
查看 7002 日志:
三、RedisTemplate 连接哨兵
在 Sentinel 集群监管下的 Redis 主从集群,其节点会因为自动故障转移而发生变化,Redis 的客户端必须感知这种变化,及时更新连接信息。Spring 的 RedisTemplate 底层利用 Lettuce 实现了节点的感知和自动切换。
首先,引入Demo工程:
pom.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>2.3.9.RELEASE</version><relativePath/> <!-- lookup parent from repository --></parent><groupId>cn.itcast</groupId><artifactId>redis-demo</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><name>redis-demo</name><description>Demo project for Spring Boot</description><properties><java.version>1.8</java.version></properties><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><optional>true</optional></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope><exclusions><exclusion><groupId>org.junit.vintage</groupId><artifactId>junit-vintage-engine</artifactId></exclusion></exclusions></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><configuration><excludes><exclude><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></exclude></excludes></configuration></plugin></plugins></build></project>
application.yml
logging:level:io.lettuce.core: debugpattern:dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
spring:redis:sentinel:master: mymasternodes:- 192.168.150.101:27001- 192.168.150.101:27002- 192.168.150.101:27003
创建 HelloController
package cn.itcast.redisdemo.web;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestController
public class HelloController {@Autowiredprivate StringRedisTemplate redisTemplate;@GetMapping("/get/{key}")public String hi(@PathVariable String key) {return redisTemplate.opsForValue().get(key);}@GetMapping("/set/{key}/{value}")public String hi(@PathVariable String key, @PathVariable String value) {redisTemplate.opsForValue().set(key, value);return "success";}
}
启动类:
package cn.itcast.redisdemo;import io.lettuce.core.ReadFrom;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceClientConfiguration;@SpringBootApplication
public class RedisDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(RedisDemoApplication.class, args);}@Beanpublic LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer(){return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);}
}
步骤:
1、在 pom 文件中引入 Redis 的 starter 依赖
在项目的pom文件中引入依赖:
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
2、配置Redis地址
然后在配置文件application.yml中指定redis的sentinel相关信息:
spring:redis:sentinel:master: mymasternodes:- 192.168.150.101:27001- 192.168.150.101:27002- 192.168.150.101:27003
3、配置读写分离
在项目的启动类中,添加一个新的bean:
@Bean
public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer(){return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
}
这个bean中配置的就是读写策略,包括四种:
- MASTER:从主节点读取
- MASTER_PREFERRED:优先从master节点读取,master不可用才读取replica
- REPLICA:从slave(replica)节点读取
- REPLICA _PREFERRED:优先从slave(replica)节点读取,所有的slave都不可用才读取master
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