Redis哨兵

1 哨兵的做用

哨兵是redis集羣架構中很是重要的一個組件，主要功能以下：

1. 集羣監控：負責監控redis master和slave進程是否正常工做
2. 消息通知：若是某個redis實例有故障，那麼哨兵負責發送消息做爲報警通知給管理員
3. 故障轉移：若是master node掛掉了，會自動轉移到slave node上
4. 配置中心：若是故障轉移發生了，通知client客戶端新的master地址

2 哨兵的核心知識

故障轉移時，判斷一個master node是宕機了，須要大部分的哨兵都贊成才行，涉及到了分佈式選舉的問題
哨兵至少須要3個實例，來保證本身的健壯性
哨兵 + redis主從的部署架構，是不會保證數據零丟失的，只能保證redis集羣的高可用性
3 sdown和odown

sdown和odown兩種失敗狀態
sdown是主觀宕機，就一個哨兵若是本身以爲一個master宕機了，那麼就是主觀宕機
odown是客觀宕機，若是quorum數量的哨兵都以爲一個master宕機了，那麼就是客觀宕機
sdown達成的條件：若是一個哨兵ping一個master，超過了is-master-down-after-milliseconds指定的毫秒數以後，就主觀認爲master宕機
odown達成的條件：若是一個哨兵在指定時間內，收到了quorum指定數量的其餘哨兵也認爲那個master是sdown了，那麼就認爲是odown了，客觀認爲master宕機
4 quorum和majority

quorum：確認odown的最少的哨兵數量
majority：受權進行主從切換的最少的哨兵數量
每次一個哨兵要作主備切換，首先須要quorum數量的哨兵認爲odown，而後選舉出一個哨兵來作切換，這個哨兵還得獲得majority哨兵的受權，才能正式執行切換
若是quorum < majority，好比5個哨兵，majority就是3，quorum設置爲2，那麼就3個哨兵受權就能夠執行切換，可是若是quorum >= majority，那麼必須quorum數量的哨兵都受權，好比5個哨兵，quorum是5，那麼必須5個哨兵都贊成受權，才能執行切換
5 爲何哨兵至少3個節點

哨兵集羣必須部署2個以上節點。若是哨兵集羣僅僅部署了個2個哨兵實例，那麼它的majority就是2（2的majority=2，3的majority=2，5的majority=3，4的majority=2），若是其中一個哨兵宕機了，就沒法知足majority>=2這個條件，那麼在master發生故障的時候也就沒法進行主從切換。

6 腦裂以及redis數據丟失

主備切換的過程，可能會致使數據丟失
（1）異步複製致使的數據丟失
由於master -> slave的複製是異步的，因此可能有部分數據還沒複製到slave，master就宕機了，此時這些部分數據就丟失了
（2）腦裂致使的數據丟失
腦裂，也就是說，某個master所在機器忽然脫離了正常的網絡，跟其餘slave機器不能鏈接，可是實際上master還運行着
此時哨兵可能就會認爲master宕機了，而後開啓選舉，將其餘slave切換成了master，這個時候，集羣裏就會有兩個master，也就是所謂的腦裂。
此時雖然某個slave被切換成了master，可是可能client還沒來得及切換到新的master，還繼續寫向舊master的數據可能也丟失了，所以舊master再次恢復的時候，會被做爲一個slave掛到新的master上去，本身的數據會清空，從新重新的master複製數據

7 如何儘量減小數據丟失

下面兩個配置能夠減小異步複製和腦裂致使的數據丟失：

min-slaves-to-write 1
min-slaves-max-lag 10
1
2
解釋：要求至少有1個slave，數據複製和同步的延遲不能超過10秒，若是說一旦全部的slave，數據複製和同步的延遲都超過了10秒鐘，那麼這個時候，master就不會再接收任何請求了
（1）減小異步複製的數據丟失
有了min-slaves-max-lag這個配置，就能夠確保說，一旦slave複製數據和ack延時太長，就認爲可能master宕機後損失的數據太多了，那麼就拒絕寫請求，這樣能夠把master宕機時因爲部分數據未同步到slave致使的數據丟失下降的可控範圍內
（2）減小腦裂的數據丟失
若是一個master出現了腦裂，跟其餘slave丟了鏈接，那麼上面兩個配置能夠確保說，若是不能繼續給指定數量的slave發送數據，並且slave超過10秒沒有給本身ack消息，那麼就直接拒絕客戶端的寫請求，這樣腦裂後的舊master就不會接受client的新數據，也就避免了數據丟失
上面的配置就確保了，若是跟任何一個slave丟了鏈接，在10秒後發現沒有slave給本身ack，那麼就拒絕新的寫請求
所以在腦裂場景下，最多就丟失10秒的數據

8 哨兵集羣的自動發現機制

哨兵互相之間的發現，是經過redis的pub/sub系統實現的，每一個哨兵都會往sentinel:hello這個channel裏發送一個消息，這時候全部其餘哨兵均可以消費到這個消息，並感知到其餘的哨兵的存在
每隔兩秒鐘，每一個哨兵都會往本身監控的某個master+slaves對應的sentinel:hello channel裏發送一個消息，內容是本身的host、ip和runid還有對這個master的監控配置
每一個哨兵也會去監聽本身監控的每一個master+slaves對應的sentinel:hello channel，而後去感知到一樣在監聽這個master+slaves的其餘哨兵的存在
每一個哨兵還會跟其餘哨兵交換對master的監控配置，互相進行監控配置的同步

9 slave配置的自動糾正

哨兵會負責自動糾正slave的一些配置，好比slave若是要成爲潛在的master候選人，哨兵會確保slave在複製現有master的數據; 若是slave鏈接到了一個錯誤的master上，好比故障轉移以後，那麼哨兵會確保它們鏈接到正確的master上

10 master選舉算法

若是一個master被認爲odown了，並且majority哨兵都容許了主備切換，那麼某個哨兵就會執行主備切換操做，此時首先要選舉一個slave來。
選舉的時候會考慮slave的一些信息：
（1）跟master斷開鏈接的時長
（2）slave優先級
（3）複製offset
（4）run id
若是一個slave跟master斷開鏈接已經超過了down-after-milliseconds的10倍，外加master宕機的時長，那麼slave就被認爲不適合選舉爲master，計算公式以下：

(down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state
1
接下來會對slave進行排序
（1）按照slave優先級進行排序，slave priority越低，優先級就越高
（2）若是slave priority相同，那麼看replica offset，哪一個slave複製了越多的數據，offset越靠後，優先級就越高
（3）若是上面兩個條件都相同，那麼選擇一個run id比較小的那個slave

11 configuration epoch

哨兵會對一套redis master+slave進行監控，有相應的監控的配置
執行切換的那個哨兵，會從要切換到的新master（salve->master）那裏獲得一個configuration epoch，這就是一個version號，每次切換的version號都必須是惟一的
若是第一個選舉出的哨兵切換失敗了，那麼其餘哨兵，會等待failover-timeout時間，而後接替繼續執行切換，此時會從新獲取一個新的configuration epoch，做爲新的version號

12 configuraiton傳播

哨兵完成切換以後，會在本身本地更新生成最新的master配置，而後同步給其餘的哨兵，就是經過以前說的pub/sub消息機制 這裏以前的version號就很重要了，由於各類消息都是經過一個channel去發佈和監聽的，因此一個哨兵完成一次新的切換以後，新的master配置是跟着新的version號的 其餘的哨兵都是根據版本號的大小來更新本身的master配置的