主从复制
主从复制是 Redis 高可用服务的最基础的保证,实现方案就是将从前的一台 Redis 服务器,同步数据到多台从 Redis 服务器上,即一主多从的模式,且主从服务器之间采用的是「读写分离」的方式。
主服务器可以进行读写操作,当发生写操作时自动将写操作同步给从服务器,而从服务器一般是只读,并接受主服务器同步过来写操作命令,然后执行这条命令。
也就是说,所有的数据修改只在主服务器上进行,然后将最新的数据同步给从服务器,这样就使得主从服务器的数据是一致的。
注意,主从服务器之间的命令复制是异步进行的。
具体来说,在主从服务器命令传播阶段,主服务器收到新的写命令后,会发送给从服务器。但是,主服务器并不会等到从服务器实际执行完命令后,再把结果返回给客户端,而是主服务器自己在本地执行完命令后,就会向客户端返回结果了。如果从服务器还没有执行主服务器同步过来的命令,主从服务器间的数据就不一致了。
所以,无法实现强一致性保证(主从数据时时刻刻保持一致),数据不一致是难以避免的。
哨兵模式
在使用 Redis 主从服务的时候,会有一个问题,就是当 Redis 的主从服务器出现故障宕机时,需要手动进行恢复。
为了解决这个问题,Redis 增加了哨兵模式(Redis Sentinel),因为哨兵模式做到了可以监控主从服务器,并且提供主从节点故障转移的功能。
哨兵(Sentinel)机制,它的作用是实现主从节点故障转移。它会监测主节点是否存活,如果发现主节点挂了,它就会选举一个从节点切换为主节点,并且把新主节点的相关信息通知给从节点和客户端。
哨兵一般是以集群的方式部署,至少需要 3 个哨兵节点,哨兵集群主要负责三件事情:监控、选主、通知。
哨兵节点通过 Redis 的发布者/订阅者机制,哨兵之间可以相互感知,相互连接,然后组成哨兵集群,同时哨兵又通过 INFO 命令,在主节点里获得了所有从节点连接信息,于是就能和从节点建立连接,并进行监控了。
1、第一轮投票:判断主节点下线
当哨兵集群中的某个哨兵判定主节点下线(主观下线)后,就会向其他哨兵发起命令,其他哨兵收到这个命令后,就会根据自身和主节点的网络状况,做出赞成投票或者拒绝投票的响应。
当这个哨兵的赞同票数达到哨兵配置文件中的 quorum 配置项设定的值后,这时主节点就会被该哨兵标记为「客观下线」。
2、第二轮投票:选出哨兵 leader
某个哨兵判定主节点客观下线后,该哨兵就会发起投票,告诉其他哨兵,它想成为 leader,想成为 leader 的哨兵节点,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。
3、由哨兵 leader 进行主从故障转移
选举出了哨兵 leader 后,就可以进行主从故障转移的过程了。该操作包含以下四个步骤:
- 第一步:在已下线主节点(旧主节点)属下的所有「从节点」里面,挑选出一个从节点,并将其转换为主节点,选择的规则:
- 过滤掉已经离线的从节点;
- 过滤掉历史网络连接状态不好的从节点;
- 将剩下的从节点,进行三轮考察:优先级、复制进度、ID 号。在每一轮考察过程中,如果找到了一个胜出的从节点,就将其作为新主节点。
- 第二步:让已下线主节点属下的所有「从节点」修改复制目标,修改为复制「新主节点」;
- 第三步:将新主节点的 IP 地址和信息,通过「发布者/订阅者机制」通知给客户端;
- 第四步:继续监视旧主节点,当这个旧主节点重新上线时,将它设置为新主节点的从节点;