一、介紹

主從切換技術(shù)的方法是：當(dāng)主服務(wù)器宕機(jī)后，需要手動(dòng)把一臺(tái)從服務(wù)器切換為主服務(wù)器，這就需要人工干預(yù)，費(fèi)事費(fèi)力，還會(huì)造成一段時(shí)間內(nèi)服務(wù)不可用。這不是一種推薦的方式，更多時(shí)候，我們優(yōu)先考慮哨兵模式。

在 深入學(xué)習(xí)Redis（3）：主從復(fù)制 中曾提到，Redis主從復(fù)制的作用有數(shù)據(jù)熱備、負(fù)載均衡、故障恢復(fù)等；但主從復(fù)制存在的一個(gè)問題是故障恢復(fù)無(wú)法自動(dòng)化。本文將要介紹的哨兵，它基于Redis主從復(fù)制，主要作用便是解決主節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)的自動(dòng)化問題，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的高可用性。

文章主要內(nèi)容如下：首先介紹哨兵的作用和架構(gòu)；然后講述哨兵系統(tǒng)的部署方法，以及通過客戶端訪問哨兵系統(tǒng)的方法；然后簡(jiǎn)要說明哨兵實(shí)現(xiàn)的基本原理；最后給出關(guān)于哨兵實(shí)踐的一些建議。文章內(nèi)容基于Redis 3.0版本。

二、哨兵模式概述

哨兵模式是一種特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，作為進(jìn)程，它會(huì)獨(dú)立運(yùn)行。其原理是哨兵通過發(fā)送命令，等待Redis服務(wù)器響應(yīng)，從而監(jiān)控運(yùn)行的多個(gè)Redis實(shí)例。

Redis哨兵

這里的哨兵有兩個(gè)作用

• 通過發(fā)送命令，讓Redis服務(wù)器返回監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，包括主服務(wù)器和從服務(wù)器。
• 當(dāng)哨兵監(jiān)測(cè)到master宕機(jī)，會(huì)自動(dòng)將slave切換成master，然后通過發(fā)布訂閱模式通知其他的從服務(wù)器，修改配置文件，讓它們切換主機(jī)。

然而一個(gè)哨兵進(jìn)程對(duì)Redis服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控，可能會(huì)出現(xiàn)問題，為此，我們可以使用多個(gè)哨兵進(jìn)行監(jiān)控。各個(gè)哨兵之間還會(huì)進(jìn)行監(jiān)控，這樣就形成了多哨兵模式。

用文字描述一下故障切換（failover）的過程。假設(shè)主服務(wù)器宕機(jī)，哨兵1先檢測(cè)到這個(gè)結(jié)果，系統(tǒng)并不會(huì)馬上進(jìn)行failover過程，僅僅是哨兵1主觀的認(rèn)為主服務(wù)器不可用，這個(gè)現(xiàn)象成為主觀下線。當(dāng)后面的哨兵也檢測(cè)到主服務(wù)器不可用，并且數(shù)量達(dá)到一定值時(shí)，那么哨兵之間就會(huì)進(jìn)行一次投票，投票的結(jié)果由一個(gè)哨兵發(fā)起，進(jìn)行failover操作。切換成功后，就會(huì)通過發(fā)布訂閱模式，讓各個(gè)哨兵把自己監(jiān)控的從服務(wù)器實(shí)現(xiàn)切換主機(jī)，這個(gè)過程稱為客觀下線。這樣對(duì)于客戶端而言，一切都是透明的。

三、部署

這一部分將部署一個(gè)簡(jiǎn)單的哨兵系統(tǒng)，包含1個(gè)主節(jié)點(diǎn)、2個(gè)從節(jié)點(diǎn)和3個(gè)哨兵節(jié)點(diǎn)。方便起見：所有這些節(jié)點(diǎn)都部署在一臺(tái)機(jī)器上（局域網(wǎng)IP：192.168.92.128），使用端口號(hào)區(qū)分；節(jié)點(diǎn)的配置盡可能簡(jiǎn)化。

1.  部署主從節(jié)點(diǎn)

哨兵系統(tǒng)中的主從節(jié)點(diǎn)，與普通的主從節(jié)點(diǎn)配置是一樣的，并不需要做任何額外配置。下面分別是主節(jié)點(diǎn)（port=6379）和2個(gè)從節(jié)點(diǎn)（port=6380/6381）的配置文件，配置都比較簡(jiǎn)單，不再詳述。

#redis-6379.conf
port 6379
daemonize yes
logfile "6379.log"
dbfilename "dump-6379.rdb"
 
#redis-6380.conf
port 6380
daemonize yes
logfile "6380.log"
dbfilename "dump-6380.rdb"
slaveof 192.168.92.128 6379
 
#redis-6381.conf
port 6381
daemonize yes
logfile "6381.log"
dbfilename "dump-6381.rdb"
slaveof 192.168.92.128 6379

配置完成后，依次啟動(dòng)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)：

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

節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，連接主節(jié)點(diǎn)查看主從狀態(tài)是否正常，如下圖所示：

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2.  部署哨兵節(jié)點(diǎn)

哨兵節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上是特殊的Redis節(jié)點(diǎn)。

3個(gè)哨兵節(jié)點(diǎn)的配置幾乎是完全一樣的，主要區(qū)別在于端口號(hào)的不同（26379/26380/26381），下面以26379節(jié)點(diǎn)為例介紹節(jié)點(diǎn)的配置和啟動(dòng)方式；配置部分盡量簡(jiǎn)化，更多配置會(huì)在后面介紹。

#sentinel-26379.conf
port 26379
daemonize yes
logfile "26379.log"
sentinel monitor mymaster 192.168.92.128 6379 2

其中，sentinel monitor mymaster 192.168.92.128 6379 2 配置的含義是：該哨兵節(jié)點(diǎn)監(jiān)控192.168.92.128:6379這個(gè)主節(jié)點(diǎn)，該主節(jié)點(diǎn)的名稱是mymaster，最后的2的含義與主節(jié)點(diǎn)的故障判定有關(guān)：至少需要2個(gè)哨兵節(jié)點(diǎn)同意，才能判定主節(jié)點(diǎn)故障并進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移。

哨兵節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)有兩種方式，二者作用是完全相同的：

redis-sentinel sentinel-26379.conf
redis-server sentinel-26379.conf --sentinel

按照上述方式配置和啟動(dòng)之后，整個(gè)哨兵系統(tǒng)就啟動(dòng)完畢了?？梢酝ㄟ^redis-cli連接哨兵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，如下圖所示：可以看出26379哨兵節(jié)點(diǎn)已經(jīng)在監(jiān)控mymaster主節(jié)點(diǎn)(即192.168.92.128:6379)，并發(fā)現(xiàn)了其2個(gè)從節(jié)點(diǎn)和另外2個(gè)哨兵節(jié)點(diǎn)。

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此時(shí)如果查看哨兵節(jié)點(diǎn)的配置文件，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些變化，以26379為例：

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其中，dir只是顯式聲明了數(shù)據(jù)和日志所在的目錄（在哨兵語(yǔ)境下只有日志）；known-slave和known-sentinel顯示哨兵已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了從節(jié)點(diǎn)和其他哨兵；帶有epoch的參數(shù)與配置紀(jì)元有關(guān)（配置紀(jì)元是一個(gè)從0開始的計(jì)數(shù)器，每進(jìn)行一次領(lǐng)導(dǎo)者哨兵選舉，都會(huì)+1；領(lǐng)導(dǎo)者哨兵選舉是故障轉(zhuǎn)移階段的一個(gè)操作，在后文原理部分會(huì)介紹）。

3.  演示故障轉(zhuǎn)移

哨兵的4個(gè)作用中，配置提供者和通知需要客戶端的配合，本文將在下一章介紹客戶端訪問哨兵系統(tǒng)的方法時(shí)詳細(xì)介紹。這一小節(jié)將演示當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，哨兵的監(jiān)控和自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移功能。

（1）首先，使用kill命令殺掉主節(jié)點(diǎn)：

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（2）如果此時(shí)立即在哨兵節(jié)點(diǎn)中使用info Sentinel命令查看，會(huì)發(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)還沒有切換過來，因?yàn)樯诒l(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)故障并轉(zhuǎn)移，需要一段時(shí)間。

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（3）一段時(shí)間以后，再次在哨兵節(jié)點(diǎn)中執(zhí)行info Sentinel查看，發(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)切換成6380節(jié)點(diǎn)。

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但是同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，哨兵節(jié)點(diǎn)認(rèn)為新的主節(jié)點(diǎn)仍然有2個(gè)從節(jié)點(diǎn)，這是因?yàn)樯诒趯?380切換成主節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，將6379節(jié)點(diǎn)置為其從節(jié)點(diǎn)；雖然6379從節(jié)點(diǎn)已經(jīng)掛掉，但是由于哨兵并不會(huì)對(duì)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行客觀下線（其含義將在原理部分介紹），因此認(rèn)為該從節(jié)點(diǎn)一直存在。當(dāng)6379節(jié)點(diǎn)重新啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)變成6380節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)。下面驗(yàn)證一下。

（4）重啟6379節(jié)點(diǎn)：可以看到6379節(jié)點(diǎn)成為了6380節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)。

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（5）在故障轉(zhuǎn)移階段，哨兵和主從節(jié)點(diǎn)的配置文件都會(huì)被改寫。

對(duì)于主從節(jié)點(diǎn)，主要是slaveof配置的變化：新的主節(jié)點(diǎn)沒有了slaveof配置，其從節(jié)點(diǎn)則slaveof新的主節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于哨兵節(jié)點(diǎn)，除了主從節(jié)點(diǎn)信息的變化，紀(jì)元(epoch)也會(huì)變化，下圖中可以看到紀(jì)元相關(guān)的參數(shù)都+1了。

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4.  總結(jié)

哨兵系統(tǒng)的搭建過程，有幾點(diǎn)需要注意：

（1）哨兵系統(tǒng)中的主從節(jié)點(diǎn)，與普通的主從節(jié)點(diǎn)并沒有什么區(qū)別，故障發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)移是由哨兵來控制和完成的。

（2）哨兵節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上是redis節(jié)點(diǎn)。

（3）每個(gè)哨兵節(jié)點(diǎn)，只需要配置監(jiān)控主節(jié)點(diǎn)，便可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)其他的哨兵節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)。

（4）在哨兵節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)和故障轉(zhuǎn)移階段，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置文件會(huì)被重寫(config rewrite)。

（5）本章的例子中，一個(gè)哨兵只監(jiān)控了一個(gè)主節(jié)點(diǎn)；實(shí)際上，一個(gè)哨兵可以監(jiān)控多個(gè)主節(jié)點(diǎn)，通過配置多條sentinel monitor即可實(shí)現(xiàn)。