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Redis--哨兵机制与CAP定理

news 2026/5/8 8:56:38

哨兵机制

对于master的宕机之后的冷处理是无法实现高可用的。Redis2.6开始提供高可用的解决方案--Sentinel 哨兵机制。

在Redis集群中增加一个节点，充当Sentinel哨兵，用来监视master运行状态，在master宕机后，自动指定一个slave充当新的master，整个过程无需人工参与，由哨兵自动完成。

但是，如果这个Sentinel哨兵发生故障，整个集群就会瘫痪，这要怎么解决？

为Sentinel 创建一个集群，一个哨兵宕机，不会影响整个Redis集群的运行。

那这些Sentinel 哨兵是如何工作的呢？

每个Sentinel 都会定时向master发送心跳，如果master在有效时间内回应了，说明master运行正常。

如果Sentinel集群中有quorum 个哨兵没有收到回应，就认为master宕机了，然后会有一个Sentinel做Failover 故障转移。也就是将某个slave晋升为新的master。

Sentinel集群搭建

复制sentinel.conf

将Redis安装目录中的sentinel.conf复制到cluster目录中。

该文件用于存放sentinel集群的公共配置。

修改sentinel.conf

sentinel monitor

指定sentinel要监控的master是谁【ip port】，并为master起名。该名称会在后面的配置中使用。

同时指定sentinel集群中决定master 宕机判断的 quorum 数量。

quorum的另一个作用是：在sentinel的Leader选举时，至少要有max（quorum，sentinelNum/2 + 1）个sentinel参与，选举才能进行。

这里需要注释掉这个配置，因为要在后面的其他配置文件中设置。

sentinel auth-pass

如果master主机设置了访问密码，该属性指定master的主机名与访问密码。

新建sentinel26380.conf、sentinel26381.conf、sentinel26382.conf

在cluster目录下新建这三个文件作为Sentinel的配置文件

Redis高可用集群启动

先启动三个Redis，并设置主从关系（可以在slave的配置文件里设置replicaof 192.168.1.100 6379 来设置为他的slave，避免每次启动后都要输入命令，这种方式不用输入命令就直接设置好主从关系了。）
启动Sentinel集群。

首先，redis-server 和redis-sentinel 命令本质上是同一个命令。

之所以可以启动不同的进程，是因为启动时所加载的配置文件不同。所以在启动Sentinel时，要指定sentinel.conf文件。
两种启动方式：redis-sentinel sentinel26380.conf 或者 redis-server sentinel26380.conf --sentinel
启动三台sentinel后，可以通过info sentinel 查看基本信息。

启动之后，sentinel的配置文件会自动增加很多信息。

Sentinel优化配置

在公共的sentinel.conf文件中，可以设置一些属性值对sentinel进行优化。

sentinel down-after-milliseoncds

每个sentinel会定期发送ping命令来判断master、slave及其他sentinel 是否存活。

如果在指定时间内没收到响应，sentinel就会主观认为该主机宕机。这个时间默认30秒。

sentinel parallel-syncs

该属性用于指定在故障转移期间（原master宕机，新master晋升后），允许多少个slave同时从新master进行数据同步。默认1表示所有slave逐个从新master进行数据同步

sentinel failover-timeout

指定故障转移超时时间，默认3分钟。该超时时间的用途有：

当第一次故障转移失败，在同一个master上进行第二次故障转移尝试的时间为该时间的2倍。
新master晋升完毕，slave从老master强制转到新master进行数据同步的时间阈值。
取小正在进行的故障转移所需时间的阈值。
新master晋升完毕，所有replicas 的配置文件更新为新master的时间阈值。

sentinel deny-scripts-reconfig

指定是否可以通过命令sentinel set 动态修改notification-script 和client-reconfig-script 两个脚本。

默认禁止，如果允许动态修改，可能会引发安全问题。

动态修改配置

当redis-cli 连接上sentinel 后，通过sentinel set 命令可同台修改配置信息，比如执行：

sentinel set mymaster quorum 2

sentinel set命令支持的参数有：

哨兵机制原理

三个定时任务

sentinel 维护了三个定时任务以检测Redis节点和其他sentinel节点的状态

info任务

每个sentinel 每10秒向Redis集群中的每个节点发送info命令，以获取最新的Redis拓扑结构。
心跳任务

每个sentinel 每1秒向所有Redis节点及其他sentinel节点（这里好像sentinel不知道其他sentinel地址）发送一条ping命令，检测这些节点是否存活。
发布/订阅任务

每个Sentinel节点在启动时会向所有Redis节点订阅__sentinel__:hello主题的信息，当Redis节点中该主题的信息发生变化，就会立即通知到所有订阅者（这时就能获取到其他sentinel的信息）。

当sentinel节点收到主题信息后，会读取并解析这些信息，然后完成以下工作：
1. 如果发现有新的Sentinel节点加入，就记录新加入节点的信息，并与其建立连接。
2. 如果发现有Sentinel Leader 选举的选票信息，则执行Leader选举过程。
3. 汇总其他Sentinel节点对当前Redis节点在线状态的判断结果，作为Redis节点客观下线的判断依据。
Redis节点下线判断

主观下线

每个sentinel 每秒向Redis节点发送心跳检测，如果Sentinel在down-after-milliseconds 时间内没收到回复，则Sentinel节点对该Redis节点做出“下线”判断。这个判断只是当前Sentinel节点认为的。所以称为主观下线

客观下线

当sentinel 主观下线的节点是master时，该sentinel节点会向其他sentinel节点询问对master节点的判断。

其他sentinel 节点会响应0（在线）或1（下线）。

当sentinel 收到超过quorum 个下线判断后，就会对master做出客观下线判断。

Sentinel Leader 选举

当Sentinel 做出客观下线判断后，由Sentinel Leader 来完成后续的故障转移。

Leader 选举是通过Raft算法实现。

Raft算法大致思路如下：

每个选举参与者都有当选Leader的资格。
当完成“客观下线”判断后，会立即“毛遂自荐”推选自己当选Leader，将自己的提案给所有参与者。
其他参与者收到提案后，只要手中的选票投出去。就会通过该提案并将同意结果反馈给提案者。
后续再过来的提案会由于参与者没有选票而被拒绝。
当提案者收到同意数量大于max（quorum，sentinelNum/2 +1）时，就当选Leader

注意：

网络正常情况下，基本谁先做出“客观下线”判断，谁就会发起选举，谁就会当选Leader
选举会在故障转移之前进行。
故障转移结束后，Leader不再存在。

master选择算法

过滤主观下线的，没有心跳的，replica-priority=0的Redis节点
在剩余Redis节点中选出replica-priority最小的节点列表，如果只有一个，直接返回。
从优先级相同的节点列表中选出复制偏移量最大的节点，如果只有一个，直接返回。
从复制偏移量相同的节点列表中选择动态ID最小的节点返回。

故障转移过程

sentinel Leader 复制故障转移，步骤如下：

sentinel Leader根据master选择算法，选出一个slave作为新的master
sentinel Leader向新master发出slaveof 指令，使其晋升为master
sentinel Leader向新master 发送 info replication 指令，获取master的动态ID
sentinel Leader向其余Redis节点发送消息，告知他们新master 的动态ID
sentinel Leader向其余Redis节点发送 slaveof <masterIP> <masterport> 指令，使他们称为新master的slave
sentinel Leader从所有slave 中每次选择parallel-syncs个slave 进行数据同步，直到所有slave全部同步完毕。
故障转移完毕。

节点上线

不同类型的节点上线方式不同

原Redis节点上线

无论是master还是slave，只要是Redis集群的节点上线，只要启动Redis即可。

Sentinel会定时查看这些节点是否恢复，如果已恢复，就会从当前的master进行数据同步。

如果是原master上线，新master晋升后，sentinel Leader 会立即将原master 更新为slave，然后才定期查看其是否恢复。
新Redis节点上线

在Redis集群内新增一个节点，上线需要手动完成。

添加之前必须知道当前的master，在启动后运行slaveof 命令加入集群。
Sentinel节点上线

添加之前必须知道当前master，在配置文件内修改sentinel monitor 属性，指定当前master，然后启动sentinel。