Redis 攻略面经（五）-- 详解哨兵机制
📣 大家好，我是Zhan，一名个人练习时长一年半的大二后台练习生🏀
📣 这篇文章是复习 Redis 哨兵机制 的学习笔记📙
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👉引言
根据我们上篇讲的主从复制中的同步数据，slave节点宕机恢复后可以找master节点同步数据，那master节点宕机怎么办？
Redis 在 2.8 版本以后提供的哨兵（Sentinel）机制，它的作用是实现主从节点故障转移，具体来说有三个作用：
- 监控：哨兵会不断的检查
master和slave是否按照预期工作 - 自动故障恢复：如果
master故障了，就选取一个slave来“当老大”，即使故障修复了也不会换回来。 - 通知：在选出新的
master后，需要让其他的slave和客户端与新的master通信，那么就需要哨兵在执行故障转移的时候，通知其他的slave和客户端 - 上述三个功能如何实现，又有哪些细则，我们今天一起来学习学习~
⚙ 工作方式
⚠ 判断主节点故障
哨兵每隔一秒就会给所有的主从结点发送一个心跳检测的PING命令，当主从结点接受到PING命令后，会响应给哨兵一条命令，这样就能判断结点的工作状况，根据结点的工作情况，哨兵集群会做出不同的选择：
- 主观下线：如果主从结点没有在规定的时间内响应来自哨兵发送的
PING，那么哨兵就会标注该结点为主观下线 - 客观下线：客观下线只针对于主节点，由于主节点不一定是因为宕机导致没有在规定的时间内响应，有可能是系统压力太大或者网络堵塞导致没有在规定的时间响应，因此为了减少误差，一般哨兵以集群的方式存在，具体的工作方式为：
- 如果有一个哨兵认为是主观下线，就会开始在集群中“投票”
- 当哨兵集群中赞同是主观下线的哨兵数唱过我们配置的
quorum，就会标记这个结点为客观下线
👮🏼♂️ 选取哨兵 Leader
上面我们提到，为了减小误差，哨兵一般以集群的方式存在，而主从故障转移只需要一个哨兵，应该选哪个哨兵呢？
哨兵要成为Leader去进行主从故障转移，首先要成为Leader候选人：我们在上面在讲客观下线的时候有提到，会由一个哨兵发起投票，如果最后该哨兵收集到的赞同票 > quorum，这个哨兵就标记这个结点为客观下线，同时自身成为Leader候选人
Leader候选人要成为Leader又要投票(ps:要我说，这Redis就是喜欢投票/doge)：
- 所有的哨兵都会参与投票，但是只有一票
- 除了候选人，都不能弃票和投自己
- 最后，当选Leader的条件为：拿到一半以上的赞成票，并且票数大于等于
quorum的将会成为Leader
我们在这里举两个例子来说明一下这个投票的可行性，也就是是否能标记结点为客观下线和进行主从故障转移：
- 五个哨兵、quorum=3、2个哨兵故障：
- 客观下线：此时集群中还剩3个哨兵，因此在一个哨兵判定主节点主观下线后进行投票，是有可能凑齐3票的，这就达到了
quorum的值，因此可以判断主节点客观下线 - 主从故障转移：对于
Leader的选举，需要拿到一半以上的票，也就是至少3票，而大于等于quorum，也是大于等于3，结合情况我们可以发现，其实是如果全票投一个结点，是能进行主从故障转移的
- 客观下线：此时集群中还剩3个哨兵，因此在一个哨兵判定主节点主观下线后进行投票，是有可能凑齐3票的，这就达到了
- 五个哨兵、quorum = 2、3个哨兵故障
- 客观下线：此时集群中还剩2个哨兵，也就是说是能达到
quorum的值，即能够判定一个结点客观下线 - 主从故障转移：由于要拿到一半以上的票，也就是3票，但是只有两个哨兵，因此不能选出Leader
- 也就是说，虽然能够找到判定结点客观下线，却做不到主从故障转移，这就有一种前面判定客观下线的操作是无用功的感觉
- 客观下线：此时集群中还剩2个哨兵，也就是说是能达到
- 因此，quorum 的值最好为 哨兵个数/2 + 1，且哨兵结点的数量最好是奇数个
选出了哨兵中的Leader，接下来就要正式开始主从故障转移操作了，总共有以下四步：
- 从所有从节点里面选出一个新的 Master 结点
- 通知其他从节点：后续的数据复制去找这个新选出来的主节点
- 通知客户端：把新主节点的IP和信息传给客户端，后续客户端就与这个新主节点通信
- 继续监视旧的主节点，在旧主节点重连之后，把它设置为从节点
🎯 选取新 Master 结点
故障转移的第一步就是选出一个状态良好、数据完整的从节点，然后向这个结点发送SLAVEOF no one，那么这个从节点就变为了主节点，但是如何判断这个结点状态良好、数据完整呢？我们分为以下几步：
🔨 初筛
我们首先要把网络状态不好的从节点给过滤掉：
- Redis中有一个属性
down-after-milliseconds * 10，表示主从结点断连的最大连接超时时间 - 也就是说如果响应时间超过了我们指定的时间，它就会被认定为断连
- 断连超过了10次，我们就认为这个从结点的网络状态不好
- 以此筛掉所有网络状态不好的从节点
⛏ 优先级
每个Redis结点的配置文件都不同，这个我们在部署集群的时候应该有所了解，在Redis的配置文件中，我们可以给结点配置slave-priority，来表示该结点的优先级。
对于优先级高的，Redis优先选择它成为新的主节点，因此我们可以把一些内存更大、性能更好的Redis结点的优先级设置的高一些。
⚒ 数据量
如果优先级一样，我们就会比较数据量：每个从节点都会与主节点进行数据的通信，在讲解主从复制的数据传输的时候我们有提到这个缓冲区：repl_backlog_buffer，也就是那个环形缓冲区：
在进行增量同步的时候就使用到了它，当时我们有提到offset这个字段，也就是数据的偏移量，Redis会优先选择offset最接近master的offset的结点，也就是说选定复制的数据最多的那个结点。
🛠 ID 号
如果优先级一样、复制的进度也一样，就会选定ID号小的那个作为新的主结点，集群中的每个结点都有属于自己的ID号。
至此，便选出了新的 Master 结点，然后哨兵会向这个结点发送SLAVEOF no one，这个从节点便变成了新的主节点。
📢 通知从节点
选出了新的主节点后，哨兵下一步要做的就是让其他的从节点指向新的主节点，具体实现是靠着
SLAVEOF命令
哨兵会给其他所有的从节点发送命令：SLAVEOF <新主节点的ip> <新主节点的port>
📣 通知客户端
接下来就需要通知客户端客户的主节点已经更换了，减少脑裂现象导致的数据丢失
通知客户端是通过Redis 的 发布者/订阅者 机制实现的，每个哨兵结点都提供这个机制，客户端可以订阅哨兵的消息，这里我们列举一些常见的频道：
| 频道 | 说明 |
|---|---|
| +sdown | 实例进入“主观下线”状态 |
| -sdown | 实例退出“主观下线”状态 |
| +odown | 实例进入“客观下线”状态 |
| -odown | 实例退出“客观下线”状态 |
| +slave-reconf-sent | 哨兵发送SLAVEOF命令，重新配置从库 |
| +slave-reconf-inprog | 从库配置了新主库，但是还没有进行数据同步 |
| +slave-reconf-done | 从库配置了新主库，不过数据同步结束了 |
| +switch-master | 主库的地址发生改变 |
在这里，就是在+switch-master频道，发送了新的主节点的IP和端口的信息，然后客户端就会收取到这条消息，并使用新的主节点进行通信。
🎭 原主节点 -> 从节点
尽管原主节点可能宕机了，但是也要监视它，在它重新上线的时候，给他发送SLAVEOF <新主节点的ip> <新主节点的port> 的命令，让它也称为新主节点的从节点。
至此，整个主从结点的故障转移的工作结束！the end~
🎎 哨兵集群
哨兵集群是如何组成的呢，或者说哨兵之间如何通信的呢？
其实哨兵集群的搭建也依赖到了Redis 的 订阅者/发布者 机制，在集群中，有一个叫做_sentinel__:hello的频道，用于哨兵之间的相互通信。
例如：哨兵A把自己的IP和端口发布到这个频道上，那么哨兵B和哨兵C接受到信息后，就能根据获得的端口号和IP建立与哨兵A的网络连接：
哨兵是如何获取获取从节点的信息的呢？
哨兵可以通过主节点的连接，给主节点发送命令：INFO，这样就能拿到从节点列表，然后根据从节点列表的信息，和每个从节点建立连接，并持续的对从接地进行监控：
💬 总结
本文讲了Redis哨兵机制：从主节点故障开始，到新的主节点正常使用，这整个流程，我们在本文中详细讲解了，在文末我们也提到了Redis哨兵集群的组成：
- 对于哨兵的工作机制，我们分别介绍了：
- 在判断主节点故障时的主观下线和客观下线
- 选取哨兵
Leader时的投票方式 - 选用新的
Master结点的评判标准 - 把新主节点信息通知从节点的命令
- 使用发布者/订阅者 机制进行与客户端的通信
- 监听原主节点
- 对于哨兵集群，我们以两个问题分别解释了：
- 哨兵之间的通信机制
- 哨兵与从节点之间的通信方式 相信读完今天的文章，大家能对Redis 的哨兵机制有了更深一步的理解~
🍁 友链
- Redis 攻略面经（一）-- 常见数据类型
- Redis 攻略面经（二）-- 关于持久化，你了解多少？
- Redis 攻略面经（三）-- 详解内存回收的两种策略
- Redis 攻略面经（四）-- 详解主从复制中的同步数据
✒写在最后
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