redis高可用方案之Sentinel(哨兵)

Sentinel(哨兵)是Redis的高可用性(high availability)解决方案：

由一个或多个Sentinel实例组成的sentinel系统可以监视任何多个主服务器以及这些主服务器下的从服务器，并在被监视的主服务器下线状态时，自动将下线主服务器下的某个从服务器升级为主服务器，然后由新的主服务器代替已下线的主服务器处理命令请求。

以下用双环图表示：

图1  服务器与Sentinel系统

图2 主服务器下线

图3 故障转移

图4 原理的主服务器降级为从服务器

接下来对Sentinel原理进行详细的说明

一、启动初始化Sentinel

redis-sentinel path/sentinel.conf
命令效果一样
redis-server path/sentinel.conf --sentinel

当一个Sentinel启动的时候，它需要执行以下步骤：

1、初始化服务器

Sentinel本质上是一个运行在特殊模式下的redis服务器，不同的是启动过程中，普通redis服务器初始化时会加载RDB文件或AOF文件来还原数据库状态，而Sentinel不会加载文件。

2、将普通redis使用的代码替换成Sentinel专用代码

由于代码的替换，sentinel肯定不能跟普通的redis执行的操作一致，也就是说限制了sentinel执行命令，其实是未加载。所以sentinel不能执行SET,DBSIZE,EVALD等命令，只有7个命令可以执行：PING,SENTINEL, INFO,SUBSCRIBE,UNSUBSCRIBE,PSUBSCRIBE.

3、初始化Sentinel状态

4、根据指定的配置文件，初始化Sentinel的监视主服务器列表

Sentinel状态中的masters字典记录了所有被sentinel监视的主服务器的相关信息，其中：

• - 字典的键是被监视的主服务器的名字

• - 字典的值是被监视的主服务器对应的RedisInstrance结构，这个结构可以包含redis的master，slave，或者一个sentinel

实例的属性非常多，图示：

5、创建联向主服务器的网络连接

初始化最后一步：创建连向被监视主服务器的网络连接，Sentinel将成为主服务器的客户端，它可以向主服务器发送命令，并从回复命令中获取信息

对于每个被监视的主服务器来说，sentinel会创建两个连向主服务器的异步网络连接：

• - 一个是命令连接，专门发送命令并接受命令

• - 一个是订阅连接，用于订阅主服务器的__sentinel__:hello频道。

• 
  

为什么是两个连接?

redis目前的发布订阅功能中，被发送的信息不回保存在redis服务器里，如果信息发送时，客户端不在线或断线，那么客户端就会丢失这条信息。因此sentinel必须用一个订阅连接来接受该频道信息

另一方面，除了订阅频道外，sentinel必须向主服务器发送命令，进行通信，所以sentinel必须创建命令连接

因为sentinel需要与多个实例创建多个网络连接，所以sentinel使用的异步连接

小结

• - redis是运行在特殊模式下redis服务器，它使用了与普通模式下不同的命令表，所有sentinel模式能够使用的命令与普通redis服务器能够使用的命令不同。

• - Sentinel会读入用户指定的配置，为每个要被监视的主服务器创建相应的实例结构，并创建连向主服务器的命令连接和订阅连接，其中命令连接用于向主服务器发送命令请求，订阅连接则会接受指定频道的信息。

• - Sentinel通过向主服务器发送INFO命令来获得主服务器下所有从服务器的地址信息，并未这些从服务器创建相应的实例结构，以及连向这些从服务器的命令连接和订阅连接。

• - 在一般情况下，sentinel以每10s一次的频率想被监视的主服务器和从服务器发送INFO命令，当主服务器处于下线状态，或者sentinel正在对主服务器进行故障转移操作时，sentinel会向从服务器发送INFO命令的频率为1s一次。

• - 对于监视同一个主服务器和从服务器对的多个sentinel来说，他们会以每2s的频率，通过向被监视的服务器的__sentinel__:hello频道发送消息来向其他sentinel宣告自己的存在。

• - 每个sentinel也会从__sentinel__:hello频道中接受其他sentinel发来的消息，并根据这些消息为其他的sentinel创建相应的实例结构。以及命令连接。

• - sentinel只会与主服务器和从服务器创建命令连接和订阅连接，sentinel与sentinel之间则只创建命令连接

• - sentinel以每秒一次的频率想实例(master,slave,其他sentinel)发送PING命令，并根据实例对PING命令的回复来判断实例是否在线，当一个实例在指定的时长中连续向sentinel发送无效回复时，sentinel会将这个实例判断为主观下线。

• - 当sentinel将一个主服务器判断为主观下线时，他会向同样监视这个主服务器的其他sentinel进行询问，看他们是否同意这个主服务器已经进入主观下线状态。

• - 当sentinel收集到足够多的主观下线投票之后，它会将主服务器判断为客观下线，并发起一次针对主服务器的故障转移操。

• sentinel系统选举领头sentinel的方式是对Raft算法的领头选举方法的实现。