「硬核」实战教程!简单介绍 Redis 的 Sentinel 相关原理

时间:2020-12-10 08:39:24 来源: SH的全栈笔记公众号


本篇博客会简单的介绍Redis的Sentinel相关的原理,同时也会在最后的文章给出「硬核的」实战教程,让你在了解原理之后,能够实际上手的体验整个过程。

之前的文章聊到了Redis的主从复制,聊到了其相关的原理和缺点,具体的建议可以看看我之前写的文章Redis的主从复制。

总的来说,为了满足Redis在真正复杂的生产环境的高可用,仅仅是用主从复制是明显不够的。例如,当master节点宕机了之后,进行主从切换的时候,我们需要人工的去做failover。

同时在流量方面,主从架构只能通过增加slave节点来扩展读请求,「写能力」由于受到master单节点的资源限制是无法进行扩展的。

这也是为什么我们需要引入Sentinel。

Sentinel

功能概览

Sentinel其大致的功能如下图。

Sentinel

Sentinel是Redis高可用的解决方案之一,本身也是分布式的架构,包含了「多个」Sentinel节点和「多个」Redis节点。而每个Sentinel节点会对Redis节点和其余的Sentinel节点进行监控。

当其发现某个节点不可达时,如果是master节点就会与其余的Sentinel节点协商。当大多数的Sentinel节点都认为master不可达时,就会选出一个Sentinel节点对master执行故障转移,并通知Redis的调用方相关的变更。

相对于「主从」下的手动故障转移,Sentinel的故障转移是全自动的,「无需」人工介入。

Sentinel自身高可用

666,那我怎么知道满足它自身的高可用需要部署多少个Sentinel节点?

因为Sentinel本身也是分布式的,所以也需要部署多实例来保证自身集群的高可用,但是这个数量是有个最低的要求,最低需要「3个」。

我去,你说3个就3个?我今天偏偏就只部署2个

你别杠...等我说了为什么就必须要3个...

因为哨兵执行故障转移需要「大部分」的哨兵都同意才行,如果只有两个哨兵实例,正常运作还好,就像这样。

如果哨兵所在的那台机器由于机房断电啊,光纤被挖啊等极端情况整个挂掉了,那么另一台哨兵即使发现了master故障之后想要执行故障转移,但是它无法得到任何「其余哨兵节点」的同意,此时也「永远」无法执行故障转移,那Sentinel岂不是成了一个摆设?

所以我们需要至少3个节点,来保证Sentinel集群自身的高可用。当然,这三个Sentinel节点肯定都推荐部署到「不同的」机器上,如果所有的Sentinel节点都部署到了同一台机器上,那当这台机器挂了,整个Sentinel也就不复存在了。

redis-sentinel-success

quorum&majority

大部分?大哥这可是要上生产环境,大部分这个数量未免也太敷衍了,咱就不能专业一点?

前面提到的大部分哨兵同意涉及到两个参数,一个叫quorum,如果Sentinel集群有quorum个哨兵认为master宕机了,就「客观」的认为master宕机了。另一个叫majority...

等等等等,不是已经有了一个叫什么quorum的吗?为什么还需要这个majority?

你能不能等我把话说完...

quorum刚刚讲过了,其作用是判断master是否处于宕机的状态,仅仅是一个「判断」作用。而我们在实际的生产中,不是说只「判断」master宕机就完了, 我们不还得执行「故障转移」,让集群正常工作吗?

同理,当哨兵集群开始进行故障转移时,如果有majority个哨兵同意进行故障转移,才能够最终选出一个哨兵节点,执行故障转移操作。

主观宕机&客观宕机

你刚刚是不是提到了「客观宕机」?笑死,难不成还有主观宕机这一说?

Sentinel中认为一个节点挂了有两种类型:

Subjective Down,简称「sdown」,主观的认为master宕机

Objective Down,简称「odown」,客观的认为master宕机

当一个Sentinel节点与其监控的Redis节点A进行通信时,发现连接不上,此时这个哨兵节点就会「主观」的认为这个Redis数据A节点sdown了。为什么是「主观」?我们得先知道什么叫主观

未经分析推算,下结论、决策和行为反应,暂时不能与其他不同看法的对象仔细商讨,称为主观。

❞简单来说,因为有可能「只是」当前的Sentinel节点和这个A节点的网络通信有问题,其余的Sentinel节点仍然可以和A正常的通信。

sentinel-sdown

这也是为什么我们需要引入「odown」,当大于等于了「quorum」个Sentinel节点认为某个节点宕机了,我们就「客观」的认为这个节点宕机了。

当Sentinel集群客观的认为master宕机,就会从所有的Sentinel节点中,选出一个Sentinel节点,来最终执行master的故障转移。

那这个「故障转移」具体要执行些什么操作呢?我们通过一个图来看一下。

通知调用的客户端master发生了变化

通知其余的原slave节点,去复制Sentinel选举出来的新的master节点

如果此时原来的master又重新恢复了,Sentinel也会让其去复制新的master节点。成为一个新的slave节点。

硬核教程

硬核教程旨在用最快速的方法,让你在本地体验Redis主从架构和Sentinel集群的搭建,并体验整个故障转移的过程。

前置要求

安装了docker

安装了docker-compose

准备compose文件

首先需要准备一个目录,然后分别建立两个子目录。如下。

$tree.

.

├──redis

│└──docker-compose.yml

└──sentinel

├──docker-compose.yml

├──sentinel1.conf

├──sentinel2.conf

└──sentinel3.conf

2directories,5files

搭建Redis主从服务器

redis目录下的docker-compose.yml内容如下。

version:'3'

services:

master:

image:redis

container_name:redis-master

ports:

-6380:6379

slave1:

image:redis

container_name:redis-slave-1

ports:

-6381:6379

command:redis-server--slaveofredis-master6379

slave2:

image:redis

container_name:redis-slave-2

ports:

-6382:6379

command:redis-server--slaveofredis-master6379

以上的命令,简单解释一下slaveof

就是让两个slave节点去复制container_name为redis-master的节点,这样就组成了一个简单的3个节点的主从架构

然后用命令行进入当前目录,直接敲命令docker-compose up即可,剩下的事情交给docker-compose去做就好,它会把我们所需要的节点全部启动起来。

此时我们还需要拿到刚刚我们启动的master节点的IP,简要步骤如下:

1.通过docker ps找到对应的master节点的containerID

$dockerpsCONTAINERIDIMAGECOMMANDCREATEDSTATUSPORTSNAMES9f682c199e9bredis"docker-entrypoint.s…"3secondsagoUp2seconds0.0.0.0:6381->6379/tcpredis-slave-12572ab587558redis"docker-entrypoint.s…"3secondsagoUp2seconds0.0.0.0:6382->6379/tcpredis-slave-2f70a9d9809bcredis"docker-entrypoint.s…"3secondsagoUp2seconds0.0.0.0:6380->6379/tcpredis-master

也就是f70a9d9809bc。

2.通过docker inspect f70a9d9809bc,拿到对应容器的IP,在NetworkSettings -> Networks -> IPAddress字段。

然后把这个值给记录下来,此处我的值为172.28.0.3。

搭建Sentinel集群

sentinel目录下的docker-compose.yml内容如下。

version:'3'

services:

sentinel1:

image:redis

container_name:redis-sentinel-1

ports:

-26379:26379

command:redis-sentinel/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

volumes:

-./sentinel1.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

sentinel2:

image:redis

container_name:redis-sentinel-2

ports:

-26380:26379

command:redis-sentinel/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

volumes:

-./sentinel2.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

sentinel3:

image:redis

container_name:redis-sentinel-3

ports:

-26381:26379

command:redis-sentinel/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

volumes:

-./sentinel3.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf

networks:

default:

external:

name:redis_default

同样在这里解释一下命令

redis-sentinel 命令让 redis 以 sentinel 的模式启动,本质上就是一个运行在特殊模式的 redis 服务器。

和 redis-server 的区别在于,他们分别载入了不同的命令表,sentinel 中无法执行各种redis中特有的 set get操作。

建立三份一模一样的文件,分别命名为sentinel1.conf、sentinel2.conf和sentinel3.conf。其内容如下:

port26379

dir"/tmp"

sentineldeny-scripts-reconfigyes

sentinelmonitormymaster172.28.0.363792

sentinelconfig-epochmymaster1

sentinelleader-epochmymaster1

可以看到,我们对于sentinel的配置文件中,sentinel monitor mymaster 172.28.0.3 6379 2表示让它去监听名为mymaster的master节点,注意此处的IP一定要是你自己master节点的IP,然后最后面的2就是我们之前提到的quorum。

然后命令行进入名为sentinel的目录下,敲docker-compose up即可。至此,Sentinel集群便启动了起来。

手动模拟master挂掉

然后我们需要手动模拟master挂掉,来验证我们搭建的Sentinel集群是否可以正常的执行故障转移。

命令行进入名为redis的目录下,敲入如下命令。

docker-composepausemaster

此时就会将master容器给暂停运行,让我们等待「10秒」之后,就可以看到sentinel这边输出了如下的日志。

redis-sentinel-2|1:X07Dec202001:58:05.459#+sdownmastermymaster172.28.0.36379

......

......

......

redis-sentinel-1|1:X07Dec202001:58:06.932#+switch-mastermymaster172.28.0.36379172.28.0.26379

得得得,你干什么就甩一堆日志文件上来?凑字数?你这样鬼能看懂?

❞的确,光从日志文件一行一行的看,就算是我自己过两周再来看,也是一脸懵逼。日志文件完整了描述了整个Sentinel集群从开始执行故障转移到最终执行完成的所有细节,但是在这里直接放出来不方便大家的理解。

所以为了让大家能够更加直观的了解这个过程,我简单的把过程抽象了成了一张图,大家看图结合日志,应该能够更容易理解。

sentinel-process

里面关键的步骤步骤的相关解释我也一并放入了图片中。

最终的结果就是,master已经从我们最开始的172.28.0.3切换到了172.28.0.2,后者则是原来的slave节点之一。此时我们也可以连接到172.28.0.2这个容器里去,通过命令来看一下其现在的情况。

role:masterconnected_slaves:1slave0:ip=172.28.0.4,port=6379,state=online,offset=18952,lag=0master_replid:f0bf5d1c843ec3ab005c5ac2b864f7ffdc6a8217master_replid2:72c43e1f9c05d4b08bea6bf9b2549997587e261cmaster_repl_offset:18952second_repl_offset:16351repl_backlog_active:1repl_backlog_size:1048576repl_backlog_first_byte_offset:1repl_backlog_histlen:18952

可以看到,现在的172.28.0.2这个节点的角色已经变成了「master」,与其相连接的slave节点只有1个,因为现在的「原master」还没有启动起来,总共存活的只有2个实例。

原master重启启动

接下来我们模拟原master重新启动,来看一下会发什么什么。

还是通过命令行进入到名为redis的本地目录,通过docker-compose unpause master来模拟原master故障恢复之后的上线。同样我们连接到原master的机器上去。

$dockerexec-itf70a9d9809bc1e924a5be0135888067ad3eb16552f9eaf82495e4c956b456cd9/bin/sh;exit

#redis-cli

127.0.0.1:6379>inforeplication

#Replication

role:slave

master_host:172.28.0.2

master_port:6379

master_link_status:up

......

master断线重连之后,角色也变成了新的master(也就是172.28.0.2这个节点)的一个slave。

然后我们也可以通过再看一下新master节点的replication情况作证。

#Replication

role:master

connected_slaves:2

slave0:ip=172.28.0.4,port=6379,state=online,offset=179800,lag=0

slave1:ip=172.28.0.3,port=6379,state=online,offset=179800,lag=1

......

原master短线重连之后,其「connected_slaves」变成了2,且「原master」172.28.0.3被清晰的标注为了slave1,同样与我们开篇和图中所讲的原理相符合。

关键词:Redis Sentinel

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