Redis集群方案——哨兵机制

Redis Sentinel（哨兵）是Redis官方提供的高可用性(HA)解决方案，用于管理Redis主从架构并实现自动故障转移。

一、集群结构和作用

哨兵是一个分布式系统，由多个哨兵节点组成：

哨兵的作用如下：

• 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

二、哨兵工作原理

Sentinel基于心跳机制监测服务状态，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。

三、集群故障恢复原理

1.哨兵选主规则

一旦发现master故障，sentinel需要在salve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-milliseconds * 10）则会排除该slave节点

• 然后判断slave节点的slave-priority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

• 最后是判断slave节点的运行id大小，越小优先级越高。

2.故障转移流程

当选出一个新的master后，该如何实现切换呢？

流程如下：

• sentinel给备选的slave1节点发送slaveof no one命令，让该节点成为master

• sentinel给所有其它slave发送slaveof 192.168.206.180 7002 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

四、Docker搭建Redis哨兵集群

五、相关面试问题

1.怎么保证redis的高并发高可用？

        redis提供了主从同步+哨兵模式保证了redis的高并发和高可用性。

        首先，主从同步保证了redis的高并发性：单节点redis的并发能力是有上线的，我们可以搭建主从同步集群实现redis的读写分离：master负责写数据，slave只负责读数据。

        然后，哨兵机制保证了redis的高可用性：哨兵机制可以实现主从集群的自动故障恢复，里面就包含了对主从服务的检测、自动故障恢复和通知；如果master故障，sentinel会重新选取一个slave作为新的master，当master恢复会自动下降为slave。同时当redis实现故障转移，sentinel会向redis客户端通知信息变化。

2.如何解决redis的集群脑裂问题

        redis的哨兵模式一般会因为网络等原因出现脑裂问题。也就是，master、slave和sentinel处于不同的网络分区，sentinel心跳机制检测不到master，会重新选举一个slave作为新的master，但是旧的master并未下线，仍在写入数据，新的master无法同步，当网络恢复，旧的master下降为slave，就会导致丢失大量数据。

        我知道的有以下几种方法可以避免和减轻脑裂问题：

        第一，设置合适的哨兵quonum，一般为N/2+1（其中N为哨兵节点数）。

        第二，启用主节点写入保护，在redis.conf中添加：至少要有1个从节点连接（min-slaves-to-write 1）和从节点复制延迟不超过10秒（min-slaves-max-lag 10）才能同步数据。