Redis的主从复制模式下，一旦主节点由于故障不能提供服务，需要人工将从节点晋升为主节点，同时还要通知应用方更新主节点地址，对于很多应用场景这种故障处理的方式是无法接受的。Redis从2.8开始正式提供了Redis Sentinel（哨兵）架构来解决这个问题。

一、基本概念

Redis Sentinel是Redis的高可用实现方案，在实际的生产环境中，对提高整个系统的高可用性是非常有帮助的。

1、主从复制的问题

Redis的主从复制模式可以让主节点的数据改变同步给从节点，这样从节点就可以起到两个作用：第一，作为主节点的一个备份，一旦从节点出了故障不可达的情况，从节点可以作为后备“顶”上来，并且保证数据尽量不丢失（主从复制是最终一致性）。第二，从节点可以扩展主节点的读能力，一旦主节点不能支撑住大并发量的读操作，从节点可以在一定程度上帮助主节点分担读压力。

但是主从复制也带来了以下问题：

• 主节点出现故障，需要手动将从节点晋升为主节点，同时需要修改应用方的主节点地址，还需要命令其他从节点去复制新的从节点，整个过程都需要人工干预。
• 主节点的写能力受到单机的限制。
• 主节点的存储能力受到单机的限制。

其中第一个问题就是Redis的高可用问题，第二、三个问题属于Redis的分布式问题。

2、高可用

当主节点故障时，Redis Sentinel能自动的完成故障发现和故障转移，并通知应用方，从而实现真正的高可用。使用Redis Sentinel，建议使用2.8以上版本。

Redis Sentinel是一个分布式架构，其中包含若干个Sentinel节点和Redis数据节点，每个Sentinel节点会对数据节点和其余Sentinel节点进行监控，当它发现节点不可达时，会对节点做下线标识。如果被标识的是主节点，它还会和其他Sentinel节点进行“协商”，当大多数Sentinel节点都认为主节点不可达时，它们会选举出一个Sentinel节点来完成自动故障转移的工作，同时会将这个变化实时通知给Redis应用方。整个过程完全是自动的，不需要人工来介入，所以这套方案很有效地解决了Redis的高可用问题。

注意：这里的分布式是指：Redis数据节点、Sentinel节点集合、客户端分部在多个物理节点的架构，不要与Redis Cluster分布式混淆。

下面以一个主节点、2个从节点、3个Sentinel节点组成的Redis Sentinel为例子进行说明，拓扑结构如下图所示：

整个故障转移的处理逻辑有下面 4个步骤：

1）主节点出现故障，此时两个从节点与主节点失去连接，主从复制失败。

2）每个Sentinel节点通过定期监控发现主节点出现了故障。

3）多个Sentinel节点对主节点的故障达成一致，选举出sentinel-3节点作为领导者负责故障转移。

4）如下图所示，Sentinel领导者节点执行了故障转移，整个过程是自动化完成的。

5）故障转移后整个Redis Sentinel的拓扑结构如下图所示：

通过上面介绍的Redis Sentinel逻辑架构以及故障转移的过程，可以看出Redis Sentinel具有以下几个功能：

• 监控：Sentinel节点会定期检测Redis数据节点、其余Sentinel节点是否可达。
• 通知：Sentinel节点会将故障转移的结果通知给应用方。
• 主节点故障转移：实现从节点晋升为主节点并维护后续正确的主从关系。
• 配置提供者：在Redis Sentinel结构中，客户端在初始化的时候连接的是Sentinel节点集合，从中获取主节点信息。

Redis Sentinel包含了若干个Sentinel节点，这样做带来了两个好处：

• 对于节点的故障判断是由多个Sentinel节点共同完成的，这样可以有效地防止误判。
• Sentinel节点集合是由若干个Sentinel节点组成的，这样即使个别Sentinel节点不可用，整个Sentinel节点集合依然是健壮的。

Sentinel节点本身就是独立的Redis节点，只不过比较特殊，不存储数据，只支持部分命令》

3、部署

Redis哨兵的部署大家可以参考这篇博文,我这边也是按照这个配置成功的.

https://www.cnblogs.com/jaycekon/p/6237562.html

 

4、部署技巧

1）Sentinel节点不应该部署在一台物理“机器”上。

这里特意强调物理机是因为一台物理机做成了若干虚拟机或者容器，它们虽然有不同的ip地址，但实际上都是同一台物理机，同一台物理机意味着这台机器有什么硬件故障，所有的虚拟机都会受到影响，为了实现Sentinel节点集合真正的高可用，请勿将Sentinel节点部署在同一台物理机器上。

2）部署至少三个且奇数个的Sentinel节点

3个以上是通过增加Sentinel节点的个数提高对故障判定的准确性，因为领导者选举至少一半加1个节点，奇数个节点可以在满足该条件的基础上节省一个节点。

3）只有一套Sentinel，还是每个主节点配置一套Sentinel？

Sentinel节点集合可以只监控一个主节点，也可以监控多个主节点，也就意味着部署拓扑可能是下图两种情况：

 

分析两种方案的优缺点：

方案一：一套Sentinel，降低了维护成本 ，这是优点也是缺点，如果这套Sentinel节点集合出现异常，可能会对多个Redis数据节点造成影响。另外如果监控的Redis数据节点较多，会造成Sentinel节点产生过多的网络连接，有一定影响。

方案二：这种方案的优点和缺点和上面是相反的，每个Redis主节点都有自己的Sentinel节点集合，会造成资源浪费，但是优点也很明显，每套Redis Sentinel都是彼此隔离的。

如果Sentinel节点集合监控的是同一个业务的多个主节点集合，使用方案一，否则一般建议采用方案二。

实现原理

下面介绍Redis Sentinel的基本实现原理，具体包含以下几个方面：Redis Sentinel的三个定时任务、主观下线和客观下线、Sentinel领导者选举、故障转移。

1、三个定时任务

一套合理的监控机制是Sentinel节点判定节点不可达的重要保证，Redis Sentinel通过三个定时监控任务完成对各个节点的发现和监控：

1）每隔10秒，每个Sentinel节点会向主节点和从节点发送info命令获取最新的拓扑结构，如下图所示：

例如下面就是在一个主节点上执行info replication的结果片段：

# Replication 
role:master 
connected_slaves:2 
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=4917,lag=1 slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=4917,lag=1

Sentinel节点通过对上述结果进行解析就可以找到相应的从节点。

这个定时任务的作用具体可以表现在三个方面：

• 通过向主节点执行info命令，获取从节点的信息，这也是为什么Sentinel节点不需要显式配置监控从节点。
• 当有新的从节点加入时都可以立刻感知出来。
• 节点不可达或者故障转移后，可以通过info命令实时更新节点拓扑信息。

2）每隔2秒，每个Sentinel节点会向Redis的数据节点的__sentinel__：hello频道上发送该Sentinel节点对于主节点的判断以及当前Sentinel节点的信息（如下图所示），同时每个Sentinel节点也会订阅该频道，来了解其他Sentinel节点以及它们对主节点的判断，所以这个定时任务可以完成以下两个工作：

• 发现新的Sentinel节点：通过订阅主节点的__sentinel__：hello了解其他的Sentinel节点信息，如果是新加入的Sentinel节点，将该Sentinel节点信息保存起来，并与该Sentinel节点创建连接。
• Sentinel节点之间交换主节点的状态，作为后面客观下线以及领导者选举的依据。

 

Sentinel节点publish的消息格式如下：

<Sentinel节点IP> <Sentinel节点端口> <Sentinel节点runId> <Sentinel节点配置版本>     <主节点名字> <主节点Ip> <主节点端口> <主节点配置版本>

 

3）每隔1秒，每个Sentinel节点会向主节点、从节点、其余Sentinel节点发送一条ping命令做一次心跳检测，来确认这些节点当前是否可达。如下图所示。通过上面的定时任务，Sentinel节点对主节点、从节点、其余Sentinel节点都建立起连接，实现了对每个节点的监控，这个定时任务是节点失败判定的重要依据。

 

2、主观下线和客观下线

1）主观下线

前面介绍的第三个定时任务，每个Sentinel节点会每隔1秒对主节点、从节点、其他Sentinel节点发送ping命令做心跳检测，当这些节点超过down-after-milliseconds没有进行有效回复，Sentinel节点就会对该节点做失败判定，这个行为叫主观下线。从字面意思也可以很容易看出主观下线是当前Sentinel节点的一家之言，存在误判的可能，如下图所示

2）客观下线

当Sentinel主观下线的节点是主节点时，该Sentinel节点会通过sentinel ismaster-down-by-addr命令向其他Sentinel节点询问对该主节点的判断，当超过 <quorum>个数，Sentinel节点认为主节点确实有问题，这时该Sentinel节点会做出客观下线的决定，这样客观下线的含义是比较明显的了，也就是大部分Sentinel节点都对主节点的下线做了同意的判断，那么这个判定就是客观的，如下图所示：

从节点、Sentinel节点在主观下线后，没有后续的故障转移操作。

这里有必要对sentinel is-master-down-by-addr命令做一个介绍，它的使用方法如下：

sentinel is-master-down-by-addr <ip> <port> <current_epoch> <runid>

• ip：主节点IP。
• port：主节点端口。
• current_epoch：当前配置纪元。
• runid：此参数有两种类型，不同类型决定了此API作用的不同。

当runid等于“*”时，作用是Sentinel节点直接交换对主节点下线的判定。

当runid等于当前Sentinel节点的runid时，作用是当前Sentinel节点希望目标Sentinel节点同意自己成为领导的请求，有关Sentinel领导者选举，后面会进行介绍。

例如sentinel-1节点对主节点做主观下线后，会向其他Sentinel节点（假设sentinel-2和sentinel-3节点）发送该命令：

返回结果包含三个参数，如下所示：

• down_state：目标Sentinel节点对于主节点的下线判断，1是下线，0是在线。
• leader_runid：当leader_runid等于”*“时，代表返回结果是用来做主节点是否不可达，当leader_runid等于具体runid，代表目标节点同意runid成为领导者。
• leader_epoch：领导者纪元

3、领导者Sentinel节点选举

假如Sentinel节点对于主节点已经做了客观下线，那么是不是就可以立即进行故障转移了，当然不是，实际上故障转移的工作只需要一个Sentinel节点来完成即可，所以Sentinel节点之间会做一个领导者选举的工作，选出一个Sentinel节点作为领导者进行故障转移的工作。Redis使用了Raft算法实现领导者选举，因为Raft算法相对比较抽象和复杂，以及篇幅所限，所以这里给出一个Redis Sentinel进行领导者选举的大致思路：

1）每个在线的Sentinel节点都有资格成为领导者，当它确认主节点主观下线时候，会向其他Sentinel节点发送sentinel is-master-down-by-addr命令，要求将自己设置为领导者。

2）收到命令的Sentinel节点，如果没有同意过其他Sentinel节点的sentinel is-master-down-by-addr命令，将同意该请求，否则拒绝。

3）如果该Sentinel节点发现自己的票数已经大于等于max（quorum， num（sentinels）/2+），那么它将成为领导者。

4）如果次过程没有选举出领导者，将进入下一次选举。

下图展示了一次领导者选举的大致过程：

1）s1（sentinel-1）最先完成了客观下线，它会向s2（sentinel-2）和s3（sentinel-3）发送sentinel is-master-down-by-addr命令，s2和s3同意选其为领导者。

2）s1此时已经拿到了2张投票，满足了大于等于max（quorum， num（sentinels）/2+1）=2的条件，所以此时s1成为领导者。

由于每个Sentinel节点只有一票，所以当s2向s3索要投票时，只能获取一票，而s3由于最后完成主观下线，当s3向s1和s2索要投票时一条都得不到。

实际上Redis Sentinel实现会更简单一些，因为一旦有一个Sentinel节点获得了max（quorum，num（sentinels）/2+1）得票数，其他Sentinel节点再去确认已经没有意义了，因为每个Sentinel节点只有一票，选举的过程非常快，基本上谁先完成客观下线，谁就是领导者。

有关Raft算法可以参考其GitHub主页https://raft.github.io/。

4、故障转移

领导者选举出的Sentinel节点复制故障转移，具体步骤如下：

1）在从节点中选出一个节点作为新的主节点，选择方法如下：

a）过滤：”不健康“（主观下线、断线）、5秒内没有回复过Sentinel节点ping响应、与主节点失联超过down-after-milliseconds*10秒。

b）选择slave-priority（从节点优先级）最高的从节点列表，如果存在则返回，不存在则继续。

c）选择复制偏移量最大的从节点（复制的最完整），如果存在就返回，不存在则继续。

d）选择runid最小的从节点。

2）Sentinel领导节点会对第一步选出来的从节点执行slaveof no one命令让其成为主节点。

3）Sentinel领导节点会向剩余的从节点发送命令，让它们成为新主节点的从节点，复制规则和parallel-syncs参数有关。

4）Sentinel节点集合会将原来的主节点更新为从节点，并保持着对其关注，当其恢复后命令它去复制新的主节点。

小结：

1）Redis Sentinel是Redis的高可用实现方案：故障发现、故障自动转移、配置中心、客户端通知。

2）Redis Sentinel从Redis2.8版本开始才正式生产可用，之前版本生成不可用。

3）尽可能在不同物理机上部署Redis Sentinel所有节点。

4）Redis Sentinel中的Sentinel节点个数应该为大于等于3且最好为奇数。

5）Redis Sentinel中的数据节点与普通节点没有区别。

6）客户端初始化时连接的是Sentinel节点集合，不再是具体的Redis节点，但Sentinel只是配置中心而不是代理。

7）Redis Sentinel通过三个定时任务实现了Sentinel节点对于主节点、从节点、其余Sentinel节点的监控。

8）Redis Sentinel在对节点做失败判定时分为主观下线和客观下线。