Redis主库挂了后如何不间断服务---哨兵机制

内容导读

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内容图文

Redis 主从集群中，哨兵机制是实现主从库自动切换的关键机制，它有效地解决了主从复制模式下主库故障的问题。

哨兵其实就是一个运行在特殊模式下的 Redis 进程，主从库实例运行的同时，它也在运行。哨兵主要负责的就是三个任务：监控、选主（选择主库）和通知。

1. 监控是指哨兵进程在运行时，周期性地给所有的主从库发送 PING 命令，检测它们是否仍然在线运行，如果主库没有在规定时间内响应哨兵的 PING 命令，哨兵就会判定主库下线，然后开始自动切换主库的流程。

   哨兵机制通常会采用多实例组成的集群模式进行部署，这也被称为哨兵集群。引入多个哨兵实例一起来判断，就可以避免单个哨兵因为自身网络状况不好，而误判主库下线的情况。

   只有大多数的哨兵实例，都判断主库已经“主观下线”了，主库才会被标记为“客观下线”，这个叫法也是表明主库下线成为一个客观事实了。这个判断原则就是：少数服从多数。

2. 在主库客观下线后，选取新主库；哨兵会按照在线状态、网络状态，筛选过滤掉一部分不符合要求的从库，然后，依次按照从库优先级、从库复制进度、从库ID 号大小再对剩余的从库进行打分，只要在某一轮中有得分最高的从库出现，就把它选为新主库。

3. 选出新主库后，通知从库和客户端。在执行通知任务时，哨兵会把新主库的连接信息发给其他从库，让它们执行 replicaof 命令，和新主库建立连接，并进行数据复制。同时，哨兵会把新主库的连接信息通知给客户端，让它们把请求操作发到新主库上。

哨兵集群的组成和运行机制

哨兵和哨兵连接

哨兵实例之间可以相互发现，要归功于 Redis 提供的pub/sub 机制，也就是发布 / 订阅机制。

哨兵只要和主库建立起了连接，就可以在主库上发布消息了，比如说发布它自己的连接信息（IP 和端口）。同时，它也可以从主库上订阅消息，获得其他哨兵发布的连接信息。

为了区分不同应用的消息，Redis 会以频道的形式，对这些消息进行分门别类的管理。只有订阅了同一个频道的应用，才能通过发布的消息进行信息交换。

在主从集群中，主库上有一个名为“sentinel:hello”的频道，不同哨兵就是通过它来相互发现，实现互相通信的。

哨兵和从库连接

哨兵除了彼此之间建立起连接形成集群外，还需要和从库建立连接。这是因为，在哨兵的监控任务中，它需要对主从库都进行心跳判断，而且在主从库切换完成后，它还需要通知从库，让它们和新主库进行同步。

哨兵是如何知道从库的 IP 地址和端口的呢？

这是由每个哨兵向主库发送INFO 命令来完成的。主库接受到这个命令后，就会把从库列表返回给哨兵。哨兵就可以根据从库列表中的连接信息，和每个从库建立连接，并在这个连接上持续地对从库进行监控。

哨兵和客户端连接

哨兵不能只和主、从库连接。因为，主从库切换后，客户端也需要知道新主库的连接信息，才能向新主库发送请求操作。

从本质上说，哨兵就是一个运行在特定模式下的 Redis 实例，只不过它并不服务请求操作，只是完成监控、选主和通知的任务。所以，每个哨兵实例也提供 pub/sub 机制，客户端可以从哨兵订阅消息。哨兵提供的消息订阅频道有很多，不同频道包含了主从库切换过程中的不同关键事件。

具体的操作步骤是，客户端读取哨兵的配置文件后，可以获得哨兵的地址和端口，和哨兵建立网络连接。然后，我们可以在客户端执行订阅命令，来获取不同的事件消息。

哨兵Leader的选举

哨兵集群要判定主库“客观下线”，需要有一定数量的实例都认为该主库已经“主观下线”了。

任何一个哨兵实例只要自身判断主库“主观下线”后，就会给其他哨兵实例发送 is-master-down-by-addr 命令。接着，其他实例会根据自己和主库的连接情况，做出 Y 或 N 的响应，Y 相当于赞成票，N 相当于反对票。

一个哨兵获得了仲裁所需的赞成票数后，就可以标记主库为“客观下线”。这个所需的赞成票数是通过哨兵配置文件中的 quorum 配置项设定的。

此时，这个哨兵就可以再给其他哨兵发送命令，表明希望由自己来执行主从切换，并让所有其他哨兵进行投票。这个投票过程称为“Leader 选举”。

在投票过程中，任何一个想成为 Leader 的哨兵，要满足两个条件：第一，拿到半数以上的赞成票；第二，拿到的票数同时还需要大于等于哨兵配置文件中的 quorum 值。以 3 个哨兵为例，假设此时的 quorum 设置为 2，那么，任何一个想成为 Leader 的哨兵只要拿到 2 张赞成票，就可以了。

哨兵投票机制：

• 哨兵实例只有在自己判定主库’‘客观下线’'时，才会给自己投票，而其他的哨兵实例会把票投给第一个来要票的请求，其后的都拒绝
• 如果出现多个哨兵同时发现主库下线并给自己投票，导致投票选举失败，哨兵会停一段时间（一般是故障转移超时时间failover_timeout的2倍），然后触发新一轮投票，直至成功

内容总结

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