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中电金信技术实践|Redis哨兵原理及安装部署分享

开发技术 开发技术 2022-08-04 次浏览

导语:本文主要围绕redis Sentinel的基本概念、部署Redis Sentinel模式和其相关的API等内容进行介绍,并讲述哨兵与主从关系的区别,以及哨兵机制是怎么实现高可用的,希望可以与各位同仁共同交流探讨。

首先,我们带着以下问题去阅读本篇文章:

1.Redis下怎么实现故障迁移?

2.你对Redis高可用的理解有多少?

3.Sentinel的工作机制是什么?

4.Sentinel有哪些功能?

5.Sentinel的配置过程,主要配置参数是什么?

6.如何从节点中选举新的主节点?

 

一、基本概念

 

1. 主从模式下的故障迁移

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■ 当主节点发生故障后,客户端连接主节点失败,从节点与主节点连接失败,从而造成复制中断,如果没能及时发现并处理,就会造成一部分数据的丢失。

 

■ 当主节点无法正常提供服务时,需要选出一个从节点,对其执行slaveof no one命令使其成为新的主节点。

 

■ 在切换主节点后,需要人为的去更新应用方的节点信息,更新后需要重启。

 

■ 在客户端建立新的主从关系,使得从节点从新的主节点复制。在原来的主节点恢复后,当作从节点使用,从新的主节点复制信息。

 

由于整个故障迁移中,大的过程都需要人为的介入,所以不能达到高可用的要求,因此Redis Sebtinel应运而生。

 

2. Redis Sentinel的高可用

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Redis Sentinel 是一个分布式架构,其中包含若干的Sentinel节点和Redis数据节点,每个Sentinel节点会对数据节点和其余Sentinel节点进行控制,当发现节点不可达时,会对节点做下线标识。

 

如果被标识的节点是主节点,Sentinel会和其他Sentinel进行协商,通过半数以上的Sentinel都认为该主节点不可达时,则开始从从节点中进行选举,从而达到故障迁移的目的。整个过程由Sentinel自动完成。

 

3. 故障迁移的步骤

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■ 主节点出现故障时,从节点会与主节点失去连接,从而导致复制失败;

 

■ 每个Sentinel节点通过定期监控发现主节点故障;

 

■ 多个Sentinel节点对主节点的故障达到一致,选举出一个Sentinel节点去负责故障迁移;

 

■ Sentinel执行故障迁移,执行故障迁移的过程与主从复制的故障迁移相同,但 Sentinel的故障迁移属于自动完成,无需人工。

 

4. Redis Sentinel的主要功能

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■ 通知:Sentinel节点会将故障转移的结果通知给应用方;

 

■ 主节点故障迁移:实现从节点晋升为主节点并维护后续正确的主从关系;

 

■ 配置提供者:在Redis Sentinel结构中,客户端在初始化的时候连接的是Sentinel节点集合,从中获取主节点信息;

 

■ 监控:Sentinel节点会定期检测Redis数据节点、其余Sentinel节点是否可达。

 

二、安装和部署

 

1. Redis Sentinel的基本拓扑结构

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2. Redis主节点配置

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■ 准备工作: 设置静态ip

vi /etc/sysconf ig/network -scr ipts/ ifcfg -ens33

 

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配置完成后保存退出并执行service network restart来重启网络服务,使得配置生效。

 

■ 准备工作: 传输redis压缩包并解压

tar -zxvf redis-5.0.4.tar.gz(这里我们使用的版本是redis-5.0.4)

 

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■ 准备工作: 执行make和make install对redis进行编译

 

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■ 准备工作: 创建Sentinel文件并将配置文件改名并复制到Sentinel

 

这些cp命令是在redis根目录下执行

 

复制redis配置文件


cp redis.conf sentinel/redis.6379.confcp redis.conf sentinel/redis.6380.confcp redis.conf sentinel/redis.6381.conf

 

复制哨兵配置文件


cp sentinel.conf sentinel/sentinel.26379.confcp sentinel.conf sentinel/sentinel.26380.confcp sentinel.conf sentinel/sentinel.26381.conf

 

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我们按照之前的拓扑图,将redis.6379.conf作为主节点进行配置。

 

修改redis.conf配置,这些配置是分散在配置文件中,需要逐个进行修改。

 


#bind 127.0.0.1     注释掉绑定的IPprotected-mode no    关闭保护模式port 6379               设置端口logfile "redis.6379.log"   配置log日志文件的名称daemonize yes       开启后台启动dbfilename redis.6379.rdb      修改rdb持久化文件的名称dir "/home/redis/redis-5.0.4/sentinel/      修改rdb持久化文件的位置

 

我们按照之前的拓扑图,将redis.6380.conf和redis.6381.conf作为从节点进行配置。

 

Redis从节点配置


#bind 127.0.0.1     注释掉绑定的IPprotected-mode no    关闭保护模式port 6380               设置端口logfile "redis.6380.log"   配置log日志文件的名称daemonize yes       开启后台启动dbfilename redis.6380.rdb      修改rdb持久化文件的名称dir "/home/redis/redis-5.0.4/sentinel/ "     修改rdb持久化文件的位置slaveof 192.168.72.166 6379         配置主节点的挂载

 

Redis主从节启动

进入redis部署目录,执行:


redis-server redis.6379.confredis-server redis.6380.confredis-server redis.6381.conf

 

节点启动完成后使用redis-cli -p 6379进入主节点执行info replication查看主从关系。

 

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Sentinel节点配置


protected-mode no          关闭保护模式port 26379                       设置端口daemonize yes                将后台启动设置为yes

 

sentinel monitor mymaster 192.168.72.166 6379 2   配置Sentinel要监控的节点名称,以及主节点的IP和端口,最后一个数字则是表明Sentinel在进行选举是需要几个Sentinel节点认为该主节点宕机后,进行选举。一般情况下这个数字要大于Sentinel节点的半数。

 

sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000     设置Sentinel认为Redis实例已经失效的时间,即在这个时间段内Sentinel发出的ping没有得到redis返回的pong,那么Sentinel就将这个redis实例标记为主观下线。

 

sentinel parallel-syncs mymaster 1   设置最多可以有多少个redis从节点同步更新的主节点,这个数字越小,则实现故障迁移的时间就越长。

 

sentinel failover-timeout mymaster 180000   如果在该时间内没有完成故障迁移,则视为故障迁移失败,重新开始选举新的主节点。

 

启动并进行确认


redis-sentinel sentinel.26379.confredis-sentinel sentinel.26380.confredis-sentinel sentinel.26381.confredis-cli -h 127.0.0.1 -p 26379 info Sentinel

 

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三、Redis Sentinel的部署技巧

 

■ 在生产环境下Sentinel节点不应该部署在同一台物理机上。这里强调说明不是虚拟机,而是物理机,我们在学习和测试的过程中会将Sentinel部署在一台或多台虚拟机上,但在生产环境下我们不能这么做,因为一旦物理机出现故障,所有的虚拟机都会受到影响。

 

■ 在部署Sentinel节点时至少部署三个以上的奇数个节点。因为判断和选举时需要半数以上的Sentinel节点进行投票才可以继续故障迁移,而偶数个Sentinel节点可能会出现一半一半的场景,导致故障迁移不能继续进行。

 

■ 在多个主节点部署Sentinel时有以下两个方案:

方案一:部署一套Sentinel,在Sentinel.conf文件中配置多个主节点信息,这样配置的优点在于便于管理和维护。但是缺点也比较明显,即这一套Sentinel出现异常时,可能会对多个redis数据节点造成影响。

 

方案二:部署多套Sentinel,为每个主节点部署一套Sentinel。这样的话,每套Redis Sentinel是互相隔离的,彼此之间不会互相影响。缺点则是会造成资源的浪费,管理和维护起来比较麻烦。

 

四、API

 

■ sentinel masters

展示所有被监控的主节点状态以及相关的统计信息

 

■ sentinel master<master name>

展示指定名称的主节点状态以及相关的统计信息

 

■ sentinel slaves<master name>

展示指定主节点名称的从节点状态以及相关的统计信息

 

■ sentinel sentinels<master name>

展示指定<master name>的Sentinel节点集合(不包含当前Sentinel节点)

 

■ sentinel get-master-addr-by-name<master name>

返回指定<master name>主节点的IP地址和端口

 

■ sentinel failover<master name>

对指定<master name>主节点进行强制故障转移(没有和其他Sentinel节点“协商”),当故障转移完成后,其他Sentinel节点按照故障转移的结果更新自身配置。这个命令在Redis Sentinel的日常运维中非常有用。

 

■ sentinel flushconfig

将Sentinel节点的配置强制刷到磁盘上,这个命令Sentinel节点自身用得比较多,对于开发和运维人员来说,如果出现外部原因(例如磁盘损坏)造成配置文件损坏或者丢失时,这个命令是很有用的。

 

■ sentinel remove<master name>

取消当前Sentinel节点对于指定<master name>主节点的监控。

 

■ sentinel monitor<master name><ip><port><quorum>

这个命令和配置文件中的含义是完全一样的,只不过是通过命令的形式来完成Sentinel节点对主节点的监控。

 

■ sentinel set<master name>

动态修改Sentinel节点配置选项。

 

五、Jedis客户端连接

 


@Test public void testSentinel() { Set<String> sentinels = new HashSet<>(); sentinels.add("192.168.72.164:7000"); ........... JedisSentinelPool pool = new JedisSentinelPool("mymaster", sentinels); Jedis jedis = pool.getResource(); jedis.set("AA1", "AA1"); System.out.println("获取数据:"+jedis.get("AA1")); }

 

六、实现原理

 

1. 三个定时监控任务 

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■ 每隔10秒,每个Sentinel节点会向主节点和从节点发送info命令获取最新的拓扑结构。

 

这个定时任务具体可以体现在以下几个方面:

①通过向主节点执行info命令,获取从节点信息;

②每当有新的从节点加入时可以立刻感知出来;

③节点不可达或者故障迁移后,可以通过info命令来及时更新节点的拓扑信息。

 

■ 每隔2秒,每个Sentinel节点会向Redis数据节点的_sentinel_:hello频道上发送该sentinel节点对于主节点的判断以及当前Sentinel节点的信息。同时每个Sentinel节点也会订阅该频道,来了解其他Sentinel节点以及他们对主节点的判断,这个定时任务可以完成发现新的Sentinel节点和Sentinel节点之间交换主节点状态。

 

■ 每隔1秒,每个Sentinel节点会向主节点、从节点、其余Sentinel节点发出一条ping命令的心跳检测,来确认这些节点当前是否可达。

 

2. 主观下线和客观下线

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■ 主观下线指的是在Sentinel节点发出ping命令做心跳检测时,在超过配置文件中的回复超时时间down-after-milliseconds没有收到任何回复,Sentinel节点就会对该节点做失败判定,这个行为叫做主观下线。

 

■ 客观下线指的是当主观下线的节点是主节点时,该Sentinel节点会向其他Sentinel节点询问对主节点的判断,当超过半数以上的Sentinel节点都对主节点的下线做了同意的判定,那么这个判定就是客观的,这种方式就叫做客观下线。

 

3. 故障迁移

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■ 在从节点中选出一个节点作为新的主节点,选择方法如下:

 

①过滤掉“不健康”(主观下线、断线)、5秒内没有回复Sentinel节点ping响应、与主节点失联超过10秒的;

②选择从节点优先级最高的从节点列表,如果存在则返回,不存在则继续;

③选择复制偏移量最大的从节点(复制最完整),如果存在则返回,不存在则继续;

④选择runid最小的从节点(Redis服务器的随机标识符(用于Sentinel和集群),重启后就会改变。)

 

■ Sentinel节点对第一步选出来的从节点执行slaveof no one命令让其成为主节点。

 

■ Sentinel领导者节点会向剩余的从节点发送命令,让它们成为新主节点的从节点,复制规则和 parallel-syncs 参数有关。

 

■ Sentinel节点集合会将原来的主节点更新为从节点,并保持着对它的关注,当其恢复后再命令它去复制新的主节点。

程序员灯塔
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