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文章簡介

本文將通過理論+實(shí)踐的方式從頭到尾總結(jié)Redis中的哨兵機(jī)制。文章內(nèi)容從主從復(fù)制的弊端、如何解決弊端、什么是哨兵、哨兵監(jiān)控的圖形結(jié)構(gòu)、哨兵監(jiān)控的原理、如何配置哨兵、哨兵與主從復(fù)制的關(guān)系等方面來演示。

文中涉及到的工具、書籍、設(shè)計(jì)圖，可以通過回復(fù)公眾號"Redis哨兵"獲取，注意大小寫。

主從復(fù)制弊端

上面的圖形結(jié)構(gòu)，大致的可以理解為Redis的主從復(fù)制拓?fù)鋱D。

其中1個(gè)主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的寫入數(shù)據(jù)，另外的4個(gè)從節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的讀數(shù)據(jù)。
同時(shí)4個(gè)從節(jié)點(diǎn)向其中的1個(gè)一個(gè)主節(jié)點(diǎn)發(fā)起復(fù)制請求操作。

在Redis服務(wù)運(yùn)行正常的情況下，該拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)什么問題。試想一下這樣的一個(gè)場景。如果主節(jié)點(diǎn)服務(wù)發(fā)生了異常，不能正常處理服務(wù)(如寫入數(shù)據(jù)、主從復(fù)制操作)。這時(shí)候，Redis服務(wù)能正常響應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的讀操作，但是沒法進(jìn)行寫操作。 出現(xiàn)該情況就會嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。那該如何解決呢？

可以大致想到下面的幾種情況來解決。

當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生異常情況時(shí)，手動的從部分從節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。然后改變其他從節(jié)點(diǎn)的主從復(fù)制關(guān)系。
我們也可以寫一套自動處理該情況的服務(wù)，避免依賴于人為的操作。

上面的方案在一定程度上是能幫助我們解決問題。但是過多的人為干預(yù)。例如第1點(diǎn)，我們需要考慮人工處理的實(shí)時(shí)性和正確性。第2點(diǎn)，自動化處理是能夠很好的解決第1點(diǎn)中的問題，但是自動處理存在如何選擇新主節(jié)點(diǎn)的問題，因此這也是一個(gè)不好的地方。

通過上面大致的分析，我們不難得出Redis的哨兵機(jī)制就是針對種種問題出現(xiàn)的。

什么是哨兵

可以把Redis的哨兵理解為一種Redis分布式架構(gòu)。該架構(gòu)中主要存在兩種角色，一種是哨兵，另外一種是數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(主從復(fù)制節(jié)點(diǎn))。

哨兵主要負(fù)責(zé)的任務(wù)是：

每一個(gè)哨兵都會監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以及其他的哨兵節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)其中的一個(gè)哨兵監(jiān)控到節(jié)點(diǎn)不可達(dá)是，會給對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)做下線標(biāo)識。如果下線的節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)。這時(shí)候會通知其他的哨兵節(jié)點(diǎn)。
哨兵節(jié)點(diǎn)通過“協(xié)商”推舉出從節(jié)點(diǎn)中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)。
接著將其他的從節(jié)點(diǎn)斷開與舊主節(jié)點(diǎn)的復(fù)制關(guān)系，將推舉出來的新主節(jié)點(diǎn)作為從節(jié)點(diǎn)的主節(jié)點(diǎn)。
將切換的結(jié)果通知給應(yīng)用系統(tǒng)。

配置哨兵

在演示環(huán)境中，配置了三臺數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(1主2從)，三臺哨兵節(jié)點(diǎn)。演示中用到的Redis為6.0.8版本。

角色	IP	端口號
(數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn))master	127.0.0.1	8002
(數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn))slave	127.0.0.1	8003
(數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn))slave	127.0.0.1	8004
哨兵節(jié)點(diǎn)	127.0.0.1	8005
哨兵節(jié)點(diǎn)	127.0.0.1	8006
哨兵節(jié)點(diǎn)	127.0.0.1	8007

(數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn))master配置。

# 服務(wù)配置
daemonize yes

# 端口號
port 8002

# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/8002"

# 日志文件名稱
logfile "8002.log"

# 設(shè)置密碼
bind 0.0.0.0
# requirepass 8002

# 多線程
# 1.開啟線程數(shù)。
io-threads 2
# 2.開啟讀線程。
io-threads-do-reads yes

# 持久化存儲(RDB)
# 1.每多少秒至少有多少個(gè)key發(fā)生變化，則執(zhí)行save命令。
save 10 1
save 20 1
save 30 1
# 2.當(dāng)bgsave命令發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，停止寫入操作。
stop-writes-on-bgsave-error yes
# 3.是否開啟rbd文件壓縮
rdbcompression yes

(數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn))slave配置。

# 服務(wù)配置
daemonize yes

port 8004

dir "/Users/kert/config/redis/8004"

logfile "8004.log"

# 多線程
# 1.開啟線程數(shù)。
io-threads 2
# 2.開啟讀線程。
io-threads-do-reads yes

# 持久化存儲(RDB)
# 1.每多少秒至少有多少個(gè)key發(fā)生變化，則執(zhí)行save命令。
save 10 1
save 20 1
save 30 1
# 2.當(dāng)bgsave命令發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，停止寫入操作。
stop-writes-on-bgsave-error yes
# 3.是否開啟rbd文件壓縮
rdbcompression yes

# 配置主節(jié)點(diǎn)信息
replicaof 127.0.0.1 8002

哨兵節(jié)點(diǎn)配置。

# 端口號
port 8006
# 運(yùn)行模式
daemonize yes
# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/sentinel/8006"
# 日志文件
logfile "8006.log"
# 監(jiān)聽數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 8002 2(判定主節(jié)點(diǎn)下線狀態(tài)的票數(shù))
# 設(shè)置主節(jié)點(diǎn)連接權(quán)限信息
sentinel auth-pass mymaster 8002
# 判斷數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和sentinel節(jié)點(diǎn)多少毫秒數(shù)內(nèi)沒有響應(yīng)ping，則處理為下線狀態(tài)
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# 主節(jié)點(diǎn)下線后，從節(jié)點(diǎn)向新的主節(jié)點(diǎn)發(fā)起復(fù)制的個(gè)數(shù)限制(指的一次同時(shí)允許幾個(gè)從節(jié)點(diǎn))。
sentinel parallel-syncs mymaster 1
# 故障轉(zhuǎn)移超時(shí)時(shí)間
sentinel failover-timeout mymaster 180000

所有的哨兵節(jié)點(diǎn)直接將port、dir和logfile修改為對應(yīng)的具體哨兵信息即可。

接著啟動對應(yīng)的服務(wù)Redis服務(wù)。

// 啟動master節(jié)點(diǎn)
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/8002  redis-server ./redis.conf

// 啟動slave節(jié)點(diǎn)
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/8003  redis-server ./redis.conf
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/8004  redis-server ./redis.conf

// 啟動哨兵節(jié)點(diǎn)
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/sentinel  redis-sentinel 8007.conf
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/sentinel  redis-sentinel 8006.conf
kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/sentinel  redis-sentinel 8005.conf

哨兵啟動，需要用到Redis安裝完之后自帶的 redis-sentinel命令。

查看Redis服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)。

 kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/sentinel  ps -ef | grep redis
  501 99742     1   0  3:53PM ??         0:00.47 redis-server 0.0.0.0:8002
  501 99776     1   0  3:53PM ??         0:00.36 redis-server 0.0.0.0:8003
  501 99799     1   0  3:53PM ??         0:00.10 redis-server *:8004
  501 99849     1   0  3:53PM ??         0:00.06 redis-sentinel *:8007 [sentinel]
  501 99858     1   0  3:53PM ??         0:00.04 redis-sentinel *:8006 [sentinel]
  501 99867     1   0  3:53PM ??         0:00.03 redis-sentinel *:8005 [sentinel]

看到上面的結(jié)果，則表示我們的Redis服務(wù)已經(jīng)正常啟動。

演示故障切換

我們先打開三個(gè)終端，分配時(shí)master節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)slave節(jié)點(diǎn)。檢測是否能夠正常進(jìn)行主從復(fù)制。

我們在主節(jié)點(diǎn)任意寫入一些數(shù)據(jù)，然后在從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢數(shù)據(jù)。為了方便，后面將master稱作1號終端，兩個(gè)slave分配叫做2號和3號終端。

我們在1號終端寫入數(shù)據(jù)。

127.0.0.1:8002> set name tony
OK
127.0.0.1:8002> set age 1
OK
127.0.0.1:8002> set socre 1
OK
127.0.0.1:8002>

接著在2號和3號終端下面執(zhí)行如下的查詢操作。

127.0.0.1:8003> get name
"tony"
127.0.0.1:8003> get age
"1"
127.0.0.1:8003> get socre
"1"

事實(shí)證明我們的主從復(fù)制是成功的，接下來我們就停掉master節(jié)點(diǎn)的服務(wù)。

我們實(shí)現(xiàn)查看一下哨兵節(jié)點(diǎn)的一個(gè)狀態(tài)信息。

查看哨兵端口為8005的節(jié)點(diǎn)。

kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~  redis-cli -p 8005 info
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=127.0.0.1:8002,slaves=2,sentinels=3

查看哨兵端口為8006的節(jié)點(diǎn)。

kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~  redis-cli -p 8006 info
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=127.0.0.1:8002,slaves=2,sentinels=3

查看哨兵端口為8007的節(jié)點(diǎn)。

kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~  redis-cli -p 8007 info
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=127.0.0.1:8002,slaves=2,sentinels=3

通過上面的幾個(gè)狀態(tài)信息，我們可以看到哨兵檢測的主節(jié)點(diǎn)信息，主節(jié)點(diǎn)下面有幾個(gè)從節(jié)點(diǎn)，同時(shí)哨兵節(jié)點(diǎn)有幾個(gè)。

我們殺掉master的進(jìn)程?？梢钥吹?號端口自動斷開了連接。

接著我們通過哨兵機(jī)制查看一下數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息。

kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~  redis-cli -p 8005 info
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=127.0.0.1:8004,slaves=2,sentinels=3

通過上面的查詢結(jié)果，我們可以看到address的值編程了8004端口了，其他的信息沒有發(fā)生改變，說明哨兵已經(jīng)完成切換工作。

接下來我們在新的主節(jié)點(diǎn)執(zhí)行操作命令，查看在從節(jié)點(diǎn)是否能夠完成主從復(fù)制。

在3號端口(新的master)執(zhí)行一個(gè)del命令。

127.0.0.1:8004> del age
(integer) 1
127.0.0.1:8004> keys *
1) "name"
2) "socre"

在2號端口執(zhí)行讀命令。

127.0.0.1:8003> keys *
1) "socre"
2) "name"

此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)我們的主從復(fù)制也是正常的。

啟動舊的master，并執(zhí)行讀命令。

 kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/8002  redis-server ./redis.conf
 kert@kertdeMacBook-Pro-2  ~/config/redis/8002  redis-cli -p 8002
127.0.0.1:8002> keys *
1) "name"
2) "socre"

此時(shí)你也會發(fā)現(xiàn)，原來的master節(jié)點(diǎn)變成了slave節(jié)點(diǎn)，并且能夠正常復(fù)制新master節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

配置文件對比

在我們啟動了哨兵模式之后，我們的哨兵配置文件和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)配置文件的內(nèi)容都會自動的生成一個(gè)特定的內(nèi)容。

數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(master距離)。

變化前

# 服務(wù)配置
daemonize yes

# 端口號
port 8002

# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/8002"

# 日志文件名稱
logfile "8002.log"

# 設(shè)置密碼
bind 0.0.0.0
# requirepass 8002

# 多線程
# 1.開啟線程數(shù)。
io-threads 2
# 2.開啟讀線程。
io-threads-do-reads yes
# 持久化存儲(RDB)
# 1.每多少秒至少有多少個(gè)key發(fā)生變化，則執(zhí)行save命令。
save 10 1
save 20 1
save 30 1
# 2.當(dāng)bgsave命令發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，停止寫入操作。
stop-writes-on-bgsave-error yes
# 3.是否開啟rbd文件壓縮
rdbcompression yes

變化后

# 服務(wù)配置
daemonize yes

# 端口號
port 8002

# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/8002"

# 日志文件名稱
logfile "8002.log"

# 設(shè)置密碼
bind 0.0.0.0
# requirepass 8002

# 多線程
# 1.開啟線程數(shù)。
io-threads 2
# 2.開啟讀線程。
io-threads-do-reads yes

# 持久化存儲(RDB)
# 1.每多少秒至少有多少個(gè)key發(fā)生變化，則執(zhí)行save命令。
save 10 1
save 20 1
save 30 1
# 2.當(dāng)bgsave命令發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，停止寫入操作。
stop-writes-on-bgsave-error yes
# 3.是否開啟rbd文件壓縮
rdbcompression yes
# Generated by CONFIG REWRITE
pidfile "/var/run/redis.pid"
user default on nopass ~* +@all

replicaof 127.0.0.1 8004

哨兵節(jié)點(diǎn)

變化前

# 端口號
port 8006
# 運(yùn)行模式
daemonize yes
# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/sentinel/8006"
# 日志文件
logfile "8006.log"
# 監(jiān)聽數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 8002 2(判定主節(jié)點(diǎn)下線狀態(tài)的票數(shù))
# 設(shè)置主節(jié)點(diǎn)連接權(quán)限信息
sentinel auth-pass mymaster 8002
# 判斷數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和sentinel節(jié)點(diǎn)多少毫秒數(shù)內(nèi)沒有響應(yīng)ping，則處理為下線狀態(tài)
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# 主節(jié)點(diǎn)下線后，從節(jié)點(diǎn)向新的主節(jié)點(diǎn)發(fā)起復(fù)制的個(gè)數(shù)限制(指的一次同時(shí)允許幾個(gè)從節(jié)點(diǎn))。
sentinel parallel-syncs mymaster 1
# 故障轉(zhuǎn)移超時(shí)時(shí)間
sentinel failover-timeout mymaster 180000

變化后

# 端口號
port 8005
# 運(yùn)行模式
daemonize yes
# 數(shù)據(jù)目錄
dir "/Users/kert/config/redis/sentinel/8005"
# 日志文件
logfile "8005.log"
# 監(jiān)聽數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)
sentinel myid 5724fd60af87e728e6f8f03ded693960c983e156
# 判斷數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和sentinel節(jié)點(diǎn)多少毫秒數(shù)內(nèi)沒有響應(yīng)ping，則處理為下線狀態(tài)
sentinel deny-scripts-reconfig yes
# 主節(jié)點(diǎn)下線后，從節(jié)點(diǎn)向新的主節(jié)點(diǎn)發(fā)起復(fù)制的個(gè)數(shù)限制(指的一次同時(shí)允許幾個(gè)從節(jié)點(diǎn))。
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 8004 2
# 故障轉(zhuǎn)移超時(shí)時(shí)間
sentinel config-epoch mymaster 3
# Generated by CONFIG REWRITE
protected-mode no
user default on nopass ~* +@all
sentinel leader-epoch mymaster 3
sentinel known-replica mymaster 127.0.0.1 8002
sentinel known-replica mymaster 127.0.0.1 8003
sentinel known-sentinel mymaster 127.0.0.1 8006 8fbd2cce642c881f752775afee9b3591e0d90dc6
sentinel known-sentinel mymaster 127.0.0.1 8007 69530c74791e5f32db1c2a006c826a6463bc6496
sentinel current-epoch 3
pidfile "/var/run/redis.pid"

實(shí)戰(zhàn)代碼

這里我們使用PHP原生類操作Redis哨兵，首先我們創(chuàng)建一個(gè)Redis操作類，類中代碼如下：

class OperationRedis
{
 private $redis;

    private $requestParams;

    private $redisHandler;

    /**
     * 本機(jī)IP地址
     * @var string
     */
    private $redisHost = '192.168.2.102';

    public function __construct()
    {
        $this->requestParams = Request::instance()->all();
        $this->redisHandler  = new \Redis();
        $this->redis         = $this->redisHandler->connect($this->redisHost, 8005);
    }

    /**
     * 獲取Redis哨兵信息
     * @author kert
     */
    public function getRedisNode()
    {
        /** @var array $masterLists 通過sentinel節(jié)點(diǎn)獲取所有主節(jié)點(diǎn) */
        $masterLists = $this->redisHandler->rawCommand('SENTINEL', 'masters');
        dump('master列表配置信息', $masterLists);
        foreach ($masterLists as $value) {
            /** @var array $masterInfo 主節(jié)點(diǎn)信息 */
            $masterInfo = $this->redisHandler->rawCommand('SENTINEL', 'master', $value[1]);
            dump('master節(jié)點(diǎn)信息', $masterInfo);

            // 向主節(jié)點(diǎn)插入數(shù)據(jù)
            $insertNumber = $this->insertInfoByMaster((string)$this->redisHost, (int)$value[5]);
            dump('Redis隊(duì)列數(shù)量', $insertNumber);

            /** @var array $slaveLists 主節(jié)點(diǎn)下面的從節(jié)點(diǎn)信息 */
            $slaveLists = $this->redisHandler->rawCommand('SENTINEL', 'slaves', $value[1]);
            dump('master下的slave節(jié)點(diǎn)信息', $slaveLists);

            foreach ($slaveLists as $v) {
                $this->getInfoBySlave((string)$this->redisHost, (int)$v[5]);
            }
        }
    }

    /**
     * 向主節(jié)點(diǎn)插入數(shù)據(jù)
     * @param string $masterIp
     * @param int $port
     * @return int
     * @author kert
     */
    private function insertInfoByMaster(string $masterIp, int $port): int
    {
        $masterRedis = new \Redis();
        $masterRedis->connect($masterIp, $port);

        return $masterRedis->lPush('sentinel', time());
    }

    /**
     * 向所有的從節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)
     * @param string $slaveIp
     * @param int $port
     * @author kert
     */
    private function getInfoBySlave(string $slaveIp, int $port)
    {
        $slaveRedis = new \Redis();
        $slaveRedis->connect($slaveIp, $port);
        $array = $slaveRedis->lRange('sentinel', 0, 1000);
        echo "從節(jié)點(diǎn){$slaveIp},端口號{$port}獲取到的對應(yīng)數(shù)據(jù)為:" . PHP_EOL;
        dump($array);
    }
}

通過訪問該代碼，得到如下結(jié)果：

改代碼在實(shí)際的生產(chǎn)中，肯定使用時(shí)不對的，這里只是為了演示代碼如何操作哨兵。

其中的操作邏輯大致如下圖：

Laravel框架配置哨兵

Laravel框架自帶Redis操作類。我們只需要簡單配置即可。找到config/database.php文件。設(shè)置如下配置信息即可：

'redis' => [
'client' => env('REDIS_CLIENT', 'predis'),
'options' => [
    'cluster' => env('REDIS_CLUSTER', 'predis'),
    'prefix'  => env('REDIS_PREFIX', Str::slug(env('APP_NAME', 'laravel'), '_') . '_database_'),
],

'default' => [
    'tcp://192.168.2.102:8005',
    'tcp://192.168.2.102:8006',
    'tcp://192.168.2.102:8007',    //這3個(gè)都是sentinel節(jié)點(diǎn)的地址
    'options' => [
        'replication' => 'sentinel',
        'service'     => env('REDIS_SENTINEL_SERVICE', 'mymaster'),    //sentinel
        'parameters'  => [
            'password' => env('REDIS_PASSWORD', null),    //redis的密碼,沒有時(shí)寫null
            'database' => 0,
        ],
    ],           
    'database' => env('REDIS_DB', 0),
  ],
],

接下來就可以直接操作Redis數(shù)據(jù)了。

public function laravelRedis()
{
    var_dump(Redis::connection()->set(time(), time()));
}

// output
object(Predis\Response\Status)#237 (1) {
  ["payload":"Predis\Response\Status":private]=>
  string(2) "OK"
}

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