一、 哨兵模式介紹

在一主多從的 Redis 架構(gòu)中，從節(jié)點(diǎn)可以起到數(shù)據(jù)冗余備份和讀寫分離的作用。

如果主節(jié)點(diǎn)遇到故障導(dǎo)致無法提供服務(wù)時，可以采用手動方式將其一個從節(jié)點(diǎn)提升為主節(jié)點(diǎn)，保證 Redis 主從能夠正常工作。

主從切換通過手動完成比較耗時、費(fèi)力，并且影響 Redis 正常服務(wù)。為此，Reids 提供了哨兵功能，實(shí)現(xiàn)了自動化的系統(tǒng)監(jiān)控和故障恢復(fù)功能。

1. 概述

哨兵(Sentine1)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控主從節(jié)點(diǎn)運(yùn)行是否正常，以及當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時自動將一個從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為新的主節(jié)點(diǎn)。

哨兵是一個獨(dú)立的進(jìn)程。，最基礎(chǔ)的通用哨兵架構(gòu)如下所示:

哨兵最基礎(chǔ)架構(gòu)由兩部分組成，包括哨兵節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。

其中，哨兵節(jié)點(diǎn)是特殊的 Redis 節(jié)點(diǎn)，并不存儲數(shù)據(jù)，出于高可用方面考慮，哨兵架構(gòu)中通常都是多個哨兵節(jié)點(diǎn)共同提供服務(wù)。

數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于存儲 Redis 數(shù)據(jù)。包括主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)。

2. 實(shí)現(xiàn)原理

哨兵節(jié)點(diǎn)的配置文件中需要添加如下配置:

sentinel monitor master-name ip port quorum

其中，sentinel monitor 是配置哨兵的命令，接著是主節(jié)點(diǎn)的名稱、IP 地址和端口號，最后的 quorum 用來表示執(zhí)行故障恢復(fù)操作之前至少需要幾個哨兵節(jié)點(diǎn)同意。一個哨兵節(jié)點(diǎn)可以同時監(jiān)控多個 Reids 主從系統(tǒng)，多個哨兵節(jié)點(diǎn)也可以同時監(jiān)控同一個 Redis 主從系統(tǒng)。

配置修改好之后，就可以啟動哨兵節(jié)點(diǎn)了。當(dāng)哨兵節(jié)點(diǎn)啟動時，會與要監(jiān)控的主數(shù)據(jù)庫(master)建立連接，連接建立之后，哨兵會定時地執(zhí)行以下3個任務(wù)：

• 每 10 秒哨兵會向主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)發(fā)送 info 命令。
• 每2秒哨兵會向主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)發(fā)送自己的信息。
• 每1秒哨兵會向主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)和其他哨兵發(fā)送 ping 命令。

這3個定時任務(wù)貫穿哨兵進(jìn)程的整個生命周期，非常重要。

當(dāng)哨兵節(jié)點(diǎn)啟動后，會向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送 info 命令，通過解析返回的結(jié)果可以獲得從節(jié)點(diǎn)的列表，然后與每個從節(jié)點(diǎn)建立連接。

之后，哨兵會每隔 10 秒定時向所有已知主從節(jié)點(diǎn)發(fā)送 info 命令來獲取西悉尼更新并進(jìn)行相應(yīng)的操作。

接下來哨兵會向主從節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息與同樣監(jiān)控主從節(jié)點(diǎn)的哨兵分享自己的信息。當(dāng)其他哨兵節(jié)點(diǎn)收到信息后,會判斷發(fā)送信息的哨兵是不是新發(fā)現(xiàn)的哨兵,如果是則將其加入已發(fā)現(xiàn)的哨兵列表中并創(chuàng)建到該節(jié)點(diǎn)的連接,這樣就實(shí)現(xiàn)了自動發(fā)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)和其他哨兵節(jié)點(diǎn)。

之后哨兵要做的就是監(jiān)控主從節(jié)點(diǎn)是否停止服務(wù)，通過發(fā)送ping 命令來實(shí)現(xiàn)的。

ping 命令是每隔1秒發(fā)送一次，如果被 ping 的節(jié)點(diǎn)超時一定的時間沒有回復(fù)，哨兵就會認(rèn)為其主觀下線，是哨兵節(jié)點(diǎn)“主觀地” 判斷下線。

如果該節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，則哨兵會進(jìn)一步判斷是否需要對其進(jìn)行故障恢復(fù)，具體過程如下:該哨兵節(jié)點(diǎn)會詢問其他哨兵節(jié)點(diǎn)來了解它們是否也認(rèn)為該主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)主觀下線，如果達(dá)到指定數(shù)量，則哨兵會認(rèn)為其客觀下線，此時各哨兵節(jié)點(diǎn)會進(jìn)行協(xié)商，選舉出一個領(lǐng)導(dǎo)者哨兵節(jié)點(diǎn)，并由該領(lǐng)導(dǎo)者哨兵節(jié)點(diǎn)對其進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移操作。

領(lǐng)導(dǎo)者哨兵節(jié)點(diǎn)執(zhí)行故障恢復(fù)可以保證同一時間內(nèi)只有一個哨兵節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行故障恢復(fù)，避免多個節(jié)點(diǎn)同時操作。選舉領(lǐng)導(dǎo)者哨兵的過程適用了 Raft 算法,具體的過程如下：

• 發(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)客觀下線的哨兵節(jié)點(diǎn)(簡稱為A)向每個哨兵節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令要求對方選自己成為領(lǐng)導(dǎo)者哨兵。
• 如果目標(biāo)哨兵節(jié)點(diǎn)沒有選過其他哨兵，則會同意將A設(shè)置為領(lǐng)導(dǎo)者哨兵。
• 如果A發(fā)現(xiàn)有超過一半并且超過 quorum 參數(shù)值的哨兵節(jié)點(diǎn)同意選自己成為領(lǐng)導(dǎo)者哨兵，那么A將成為領(lǐng)導(dǎo)者哨兵。
• 當(dāng)有多個哨兵同時參選時，有可能會出現(xiàn)沒有任何節(jié)點(diǎn)當(dāng)選的可能。如果出現(xiàn)此種情況，那么會等待一個隨機(jī)時間重新開始下一輪參選，直到選出領(lǐng)導(dǎo)者哨兵為止。

選出領(lǐng)導(dǎo)者哨兵后，領(lǐng)導(dǎo)者哨兵會對主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移恢復(fù)?；謴?fù)過程可以分為以下3個步驟：

• 在所有從節(jié)點(diǎn)中挑選一個節(jié)點(diǎn)作為新的主節(jié)點(diǎn)。挑選的基準(zhǔn)是，首先過濾掉不健康的從節(jié)點(diǎn);然后選擇優(yōu)先級最高的從節(jié)點(diǎn);如果優(yōu)先級無法區(qū)分，則選擇賦值偏移量最大的從節(jié)點(diǎn)，如果仍無法區(qū)分，則選擇runid 最小的從節(jié)點(diǎn)。
• 更新主從狀態(tài)。通過 slaveof no one 命令，讓選出來的從節(jié)點(diǎn)成為主節(jié)點(diǎn),通過 slaveof 命令讓其他節(jié)點(diǎn)成為其從節(jié)點(diǎn)。
• 將已經(jīng)停止服務(wù)的舊的主節(jié)點(diǎn)更新為新的主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，當(dāng)此節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，能夠自動以從節(jié)點(diǎn)的身份繼續(xù)服務(wù)。

二、 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)需要環(huán)境

1. 基礎(chǔ)環(huán)境配置（所有節(jié)點(diǎn)）

（1） 關(guān)閉防火墻、SELinux。

systemctl stop firewalld  
systemctl disable firewalld  

（2） 設(shè)置主機(jī)名

• 主節(jié)點(diǎn)

hostnamectl set-hostname master  

• 從節(jié)點(diǎn) 1

hostnamectl set-hostname slave01  

• 從節(jié)點(diǎn) 2

hostnamectl set-hostname slave02  

• 哨兵節(jié)點(diǎn) 1

hostnamectl set-hostname sentine101  

• 哨兵節(jié)點(diǎn) 2

hostnamectl set-hostname sentine102  

• 哨兵節(jié)點(diǎn) 3

hostnamectl set-hostname sentine103  

2. 部署 Redis 主從集群

操作節(jié)點(diǎn)：master、slave01、slave02

2.1 Redis 服務(wù)安裝（通用步驟，三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

# 安裝編譯依賴  
yum -y install gcc zlib-devel

# 解壓&編譯安裝  
tar -zxvf redis-6.2.4.tar.gz -C /usr/src/  
cd /usr/src/redis-6.2.4/  
make && make PREFIX=/usr/local/redis install  

# 配置軟鏈接  
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/  

# 準(zhǔn)備配置文件目錄  
mkdir /etc/redis  
cp /usr/src/redis-6.2.4/redis.conf /etc/redis/6379.conf  

2.2 編寫 Systemd 服務(wù)腳本（通用步驟，三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

cat > /etc/systemd/system/redis.service << EOF  
[Unit]  
Description=Redis  
After=network.target  

[Service]  
Type=forking  
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /etc/redis/6379.conf  

[Install]  
WantedBy=multi-user.target  
EOF  

2.3 修改 Redis 配置文件（分節(jié)點(diǎn)）

（1）主節(jié)點(diǎn)

vim /etc/redis/6379.conf  
# 修改內(nèi)容：  
bind 127.0.0.1 192.168.10.101  
port 6379  
daemonize yes  
pidfile /var/run/redis_6379.pid  
loglevel notice  
logfile "/var/log/redis_6379.log"  

# 啟動服務(wù)  
systemctl daemon-reload  
systemctl start redis  
systemctl enable redis  

# 驗(yàn)證端口  
netstat -anpt | grep 6379  

（2）從節(jié)點(diǎn) 1

vim /etc/redis/6379.conf  
# 修改內(nèi)容：  
bind 127.0.0.1 192.168.10.102  
port 6379  
daemonize yes  
pidfile /var/run/redis_6379.pid  
loglevel notice  
logfile "/var/log/redis_6379.log"  

# 啟動服務(wù)  
systemctl daemon-reload  
systemctl start redis  
systemctl enable redis  

# 驗(yàn)證端口  
netstat -anpt | grep 6379  

（3）從節(jié)點(diǎn) 2

vim /etc/redis/6379.conf  
# 修改內(nèi)容：  
bind 127.0.0.1 192.168.10.103  
port 6379  
daemonize yes  
pidfile /var/run/redis_6379.pid  
loglevel notice  
logfile "/var/log/redis_6379.log"  

# 啟動服務(wù)  
systemctl daemon-reload  
systemctl start redis  
systemctl enable redis  

# 驗(yàn)證端口  
netstat -anpt | grep 6379  

2.4 配置主從關(guān)系（從節(jié)點(diǎn)：slave01、slave02）

vim /etc/redis/6379.conf  
# 添加：  
replicaof 192.168.10.101 6379  

# 重啟生效  
systemctl restart redis  

2.5 驗(yàn)證主從狀態(tài)

（1） 主節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證

redis-cli  
127.0.0.1:6379> info replication  
# 預(yù)期：role=master，connected_slaves=2（slave01、slave02）  

（2） 從節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證

redis-cli  
127.0.0.1:6379> info replication  
# 預(yù)期：role=slave，master_host=192.168.10.101，master_link_status=up  

3. 部署 Redis 哨兵集群

操作節(jié)點(diǎn)：sentine101、sentine102、sentine103（步驟相同，以sentine101為例）

3.1 哨兵服務(wù)安裝（通用步驟，三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

# 安裝依賴（若未裝）  
yum -y install gcc gcc-c++ make  

# 解壓&編譯（同主從）  
tar -zxvf redis-6.2.4.tar.gz -C /usr/src/  
cd /usr/src/redis-6.2.4/  
make && make install  

# 準(zhǔn)備配置文件  
mkdir /etc/redis  
cp /usr/src/redis-6.2.4/redis.conf /etc/redis/6379.conf  

3.2 修改哨兵配置文件（分節(jié)點(diǎn)，三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

vim /etc/redis/6379.conf  
# 添加：  
sentinel monitor master 192.168.10.101 6379 2  # 監(jiān)控主節(jié)點(diǎn)，quorum=2  
bind 0.0.0.0  # 允許所有IP通信  
daemonize yes  # 后臺運(yùn)行  

3.3 編寫哨兵 Sytemd 服務(wù)腳本（通用步驟，三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

cat > /etc/systemd/system/redis.service << EOF  
[Unit]  
Description=Redis  
After=network.target  

[Service]  
Type=forking  
ExecStart=/usr/local/bin/redis-sentinel /etc/redis/6379.conf  # 啟動哨兵  

[Install]  
WantedBy=multi-user.target  
EOF  

3.4 啟動哨兵服務(wù)（三節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行）

systemctl daemon-reload  
systemctl start redis  
systemctl enable redis  

# 驗(yàn)證進(jìn)程（查看redis-sentinel）  
ps aux | grep redis  
# 預(yù)期：/usr/local/bin/redis-sentinel 0.0.0.0:6379 [sentinel]  

3.5 查看哨兵狀態(tài)（任意哨兵節(jié)點(diǎn)執(zhí)行）

redis-cli  
127.0.0.1:6379> info sentinel  
# 預(yù)期：sentinel_masters=1，master0=192.168.10.101:6379，slaves=2，sentinels=3  

3.6 故障轉(zhuǎn)移測試 （模擬主節(jié)點(diǎn)故障）

（1） 停止主節(jié)點(diǎn)服務(wù)

systemctl stop redis  

（2） 觀察哨兵自動切換

redis-cli  
127.0.0.1:6379> info sentinel  
# 預(yù)期：原主節(jié)點(diǎn)降級為從，某從節(jié)點(diǎn)（slave01/slave02）升級為主  

關(guān)鍵注意事項(xiàng)：

• 主機(jī)名一致性：確保所有哨兵節(jié)點(diǎn)的主機(jī)名嚴(yán)格為 sentine101、sentine102、sentine103，避免拼寫錯誤。
• IP 映射：所有配置中涉及主節(jié)點(diǎn) IP 的地方（如 replicaof、sentinel monitor），必須替換為 192.168.10.101。
• 服務(wù)腳本區(qū)分：Redis 主從和哨兵的 Systemd 腳本名稱均為 redis.service，但啟動命令不同（主從用 redis-server，哨兵用 redis-sentinel），需注意區(qū)分。

按此步驟執(zhí)行，即可完成 主機(jī)名修正后 的 Redis 主從 + 哨兵集群部署。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。