Redis Sentinel（哨兵）模式：高可用原理与配置

好嘞，各位老铁！今天咱们就来聊聊Redis Sentinel，这玩意儿可是Redis高可用架构里的一把好手！😎 保证你的数据不宕机，让你的服务稳如老狗！

准备好了吗？Let’s roll! 🚀

Redis Sentinel：拯救世界的数据守护者

想象一下，你经营着一家大型电商网站，每天都有成千上万的用户下单、浏览商品。突然有一天，你的Redis服务器罢工了！🤯 订单无法处理，用户无法登录，整个网站陷入瘫痪…… 这简直就是一场灾难！

这时候，Redis Sentinel就像一位超级英雄，从天而降，拯救你于水火之中！🦸‍♂️ 它的任务就是监控你的Redis服务器，一旦发现Master挂了，它就会自动将一个Slave提升为Master，保证你的服务能够继续运行。

用更官方的话来说： Redis Sentinel是一个用于监控、故障转移和配置管理的Redis集群解决方案，旨在提供高可用性。

Sentinel 的三大职责：

1. 监控 (Monitoring): Sentinel 会不断检查你的 Redis master 和 slave 实例是否按照预期工作。
2. 通知 (Notification): 当被监控的某个 Redis 实例出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。
3. 自动故障转移 (Automatic Failover): 如果一个 master 实例不可用了， Sentinel 可以启动一个故障转移的过程， 将其中的一个 slave 实例升级为新的 master 实例， 并配置其他的 slave 实例使用新的 master 实例， 当应用程序尝试连接到 Redis 服务器时， 也更新了相应的连接信息。

为什么要用 Sentinel？ 单枪匹马不好吗？

当然不好！单枪匹马的Redis就像没有保镖的富豪，随时可能被人绑票（宕机）。而Sentinel就像一群忠心耿耿的保镖，时刻守护着你的数据安全。

Sentinel的优势：

• 高可用性: 当主服务器发生故障时，Sentinel会自动进行故障转移，确保服务持续可用。
• 数据安全性: 自动选择合适的slave节点升级为master，尽量减少数据丢失。
• 简化运维: 自动完成故障转移，减少人工干预，降低运维成本。
• 可扩展性: 可以部署多个Sentinel节点，组成Sentinel集群，提高可靠性。

Sentinel 架构：三个臭皮匠，顶个诸葛亮

Sentinel不是单打独斗，而是一个集群。通常由三个或更多个Sentinel节点组成。这样做的目的是为了提高可靠性，防止Sentinel自身出现单点故障。

Sentinel 集群架构图：

                                  +--------------------+
                                  |  Client Application |
                                  +--------------------+
                                          |
                                          |  (Connects to Redis)
                                          v
                        +---------------------------------------+
                        |         Redis Sentinel Cluster        |
                        +---------------------------------------+
                        /       |       
                       /        |        
                      v         v         v
        +--------------+  +--------------+  +--------------+
        | Sentinel 1   |  | Sentinel 2   |  | Sentinel 3   |
        +--------------+  +--------------+  +--------------+
                |                 |                 |
                |                 |                 | (Monitor)
                v                 v                 v
    +-----------+--------+ +-----------+--------+ +-----------+--------+
    |  Redis Master   | |  Redis Slave    | |  Redis Slave    |
    +-----------------+ +-----------------+ +-----------------+

各个角色的职责：

• Redis Master: 主数据库，负责处理客户端的读写请求。
• Redis Slave: 从数据库，负责从Master复制数据，提供只读访问。
• Sentinel: 监控Master和Slave的状态，并在Master宕机时进行故障转移。
• Client Application: 客户端应用程序，通过Sentinel获取Master的地址，并连接到Master进行数据操作。

Sentinel是如何工作的？

1. 心跳检测 (Heartbeat): 每个Sentinel节点会定期向Master和Slave发送PING命令，检测它们是否存活。
2. 主观下线 (Subjective Down): 如果一个Sentinel节点在指定时间内没有收到Master或Slave的响应，它就会将该实例标记为"主观下线" (Subjectively Down, SDOWN)。
3. 客观下线 (Objective Down): 当足够多的Sentinel节点都认为Master已经"主观下线"时，它们会通过投票机制，达成共识，将Master标记为"客观下线" (Objectively Down, ODOWN)。这个"足够多"的阈值是可以配置的，通常设置为Sentinel节点数量的一半以上。
4. 选举领导者 (Leader Election): 一旦Master被标记为"客观下线"，Sentinel集群就会开始选举一个新的领导者。领导者负责执行故障转移。
5. 故障转移 (Failover): 领导者Sentinel会选择一个合适的Slave节点，将其提升为新的Master。选择的标准通常是：优先级最高、复制偏移量最大（数据最新）、启动时间最早。
6. 通知 (Configuration Update): 领导者Sentinel会将所有其他的Slave节点指向新的Master，并更新配置文件，通知客户端新的Master地址。

举个栗子：

假设我们有3个Sentinel节点，监控着一个Master和两个Slave。

1. Sentinel 1 发现 Master 挂了，把它标记为 SDOWN。
2. Sentinel 2 和 Sentinel 3 也发现了同样的问题，把 Master 也标记为 SDOWN。
3. 由于超过半数的 Sentinel (3/2 + 1 = 2) 都认为 Master 挂了，所以 Master 被标记为 ODOWN。
4. Sentinel 集群开始选举 Leader。 假设 Sentinel 2 成功当选 Leader。
5. Sentinel 2 从两个 Slave 中选择一个合适的（比如 Slave 1），将其提升为新的 Master。
6. Sentinel 2 更新所有 Slave 的配置，让它们复制新的 Master。
7. Sentinel 2 通知客户端，新的 Master 地址是 Slave 1 的地址。

Sentinel 配置：手把手教你搭建高可用集群

理论知识讲完了，接下来咱们来点实际的，手把手教你配置Redis Sentinel。

环境准备：

• 3台服务器 (可以是虚拟机)
• Redis 已安装 (版本建议 3.0 以上)

规划：

服务器	IP 地址	角色	端口号
Server 1	192.168.1.101	Redis Master	6379
Server 2	192.168.1.102	Redis Slave	6379
Server 3	192.168.1.103	Redis Slave	6379
Server 4	192.168.1.104	Sentinel	26379
Server 5	192.168.1.105	Sentinel	26379
Server 6	192.168.1.106	Sentinel	26379

配置步骤：

1. 配置 Redis Master (192.168.1.101):

   • 修改 redis.conf 文件 (通常位于 /etc/redis/redis.conf)
   • 确保 bind 指令配置为允许 Sentinel 连接的 IP 地址 (例如 bind 127.0.0.1 192.168.1.101)
   • 确保 protected-mode no (如果需要允许外部连接)
   • 注释掉或删除 slaveof 指令 (因为这是 Master)
   • 设置 requirepass your_redis_password (可选，设置Redis密码，提高安全性)
   • 重启 Redis 服务: sudo systemctl restart redis

2. 配置 Redis Slave (192.168.1.102 和 192.168.1.103):

   • 修改 redis.conf 文件
   • 确保 bind 指令配置为允许 Sentinel 连接的 IP 地址
   • 确保 protected-mode no
   • 添加 slaveof <master_ip> <master_port> 指令 (例如 slaveof 192.168.1.101 6379)
   • 如果 Master 设置了密码，添加 masterauth <your_redis_password> 指令 (例如 masterauth your_redis_password)
   • 设置 requirepass your_redis_password (可选，与Master保持一致)
   • 重启 Redis 服务

3. 配置 Sentinel (192.168.1.104, 192.168.1.105 和 192.168.1.106):

   • 创建 sentinel.conf 文件 (通常位于 /etc/redis/sentinel.conf)
   • 添加以下配置：

   port 26379  # Sentinel 监听的端口号
   dir /tmp      # Sentinel 工作目录
   
   sentinel monitor mymaster 192.168.1.101 6379 2  # 监控名为 mymaster 的 Redis Master
   sentinel auth-pass mymaster your_redis_password # Master 的密码 (如果设置了)
   sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000  # Sentinel 认为 Master 宕机的超时时间 (毫秒)
   sentinel failover-timeout mymaster 10000        # 故障转移的超时时间 (毫秒)
   sentinel parallel-syncs mymaster 1             # 允许同时从新的 Master 同步数据的 Slave 数量
   
   sentinel known-slave mymaster 192.168.1.102 6379 # 已知的 Slave
   sentinel known-slave mymaster 192.168.1.103 6379 # 已知的 Slave

   • 配置项解释：

     • sentinel monitor <master_name> <master_ip> <master_port> <quorum>: master_name 是你给 Master 起的名字，随便起，但是 Sentinel 之间必须保持一致。master_ip 和 master_port 是 Master 的 IP 地址和端口号。quorum 是 Sentinel 集群判断 Master 宕机所需的 Sentinel 数量。 它的值应该设置为 Sentinel 节点数量的一半以上。 例如，如果你有 3 个 Sentinel 节点，那么 quorum 应该设置为 2。
     • sentinel auth-pass <master_name> <password>: 如果你的 Master 设置了密码，需要在这里配置。
     • sentinel down-after-milliseconds <master_name> <milliseconds>: Sentinel 认为 Master 宕机的超时时间。 建议设置一个合理的值，避免误判。
     • sentinel failover-timeout <master_name> <milliseconds>: 故障转移的超时时间。
     • sentinel parallel-syncs <master_name> <num>: 允许同时从新的 Master 同步数据的 Slave 数量。 建议设置为 1，避免对 Master 造成过大的压力。
     • sentinel known-slave <master_name> <slave_ip> <slave_port>: 声明已知的slave信息，方便sentinel管理。

   • 启动 Sentinel 服务: redis-sentinel /etc/redis/sentinel.conf 或者 sudo systemctl start redis-sentinel

   重点提示： 确保所有 Sentinel 节点的 sentinel monitor 指令中的 <master_name> 保持一致！ 否则 Sentinel 无法正常工作。

4. 验证配置：

   • 查看 Sentinel 的日志文件 (通常位于 /var/log/redis/sentinel.log)，确认 Sentinel 已经成功连接到 Master 和 Slave。
   • 使用 redis-cli -h <sentinel_ip> -p 26379 info Sentinel 命令查看 Sentinel 的状态信息。

   # Sentinel
   sentinel_masters:1
   sentinel_tilt:no
   sentinel_running_scripts:0
   sentinel_scripts_queue_length:0
   master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.1.101:6379,slaves=2,sentinels=3

   • 模拟 Master 宕机 (例如 sudo systemctl stop redis 在 192.168.1.101 上)。
   • 观察 Sentinel 的日志，确认 Sentinel 已经检测到 Master 宕机，并开始进行故障转移。
   • 稍等片刻，查看 Sentinel 的状态信息，确认已经选举出新的 Master。
   • 检查 Slave 的配置，确认已经开始复制新的 Master。

Sentinel API：与世界对话的桥梁

Sentinel 提供了 API，允许客户端应用程序查询 Master 的地址，并订阅 Master 的状态变化。

常用的 API：

• SENTINEL masters: 列出所有被 Sentinel 监控的 Master。
• SENTINEL slaves <master_name>: 列出指定 Master 的所有 Slave。
• SENTINEL get-master-addr-by-name <master_name>: 获取指定 Master 的地址 (IP 地址和端口号)。
• SENTINEL is-master-down-by-addr <ip> <port>: 检查指定地址的 Master 是否宕机。
• SUBSCRIBE +switch-master: 订阅 Master 的切换事件。

客户端如何使用 Sentinel？

1. 连接到 Sentinel: 客户端首先需要连接到 Sentinel 集群中的一个节点。
2. 获取 Master 地址: 客户端通过 SENTINEL get-master-addr-by-name 命令获取 Master 的地址。
3. 连接到 Master: 客户端使用获取到的 Master 地址连接到 Master。
4. 订阅 Master 切换事件: 客户端通过 SUBSCRIBE +switch-master 命令订阅 Master 的切换事件。
5. 处理 Master 切换: 当 Master 发生切换时， Sentinel 会向客户端发送通知。 客户端需要更新 Master 地址，并重新连接到新的 Master。

代码示例 (Python):

import redis

class RedisSentinel:
    def __init__(self, sentinel_hosts, master_name, password=None):
        self.sentinel = redis.Sentinel(sentinel_hosts, socket_timeout=0.1)
        self.master_name = master_name
        self.password = password

    def get_master(self):
        master_address = self.sentinel.discover_master(self.master_name)
        if self.password:
            return redis.Redis(host=master_address[0], port=master_address[1], password=self.password)
        else:
            return redis.Redis(host=master_address[0], port=master_address[1])

# 使用示例
sentinel = RedisSentinel([('192.168.1.104', 26379), ('192.168.1.105', 26379), ('192.168.1.106', 26379)], 'mymaster', 'your_redis_password')
master = sentinel.get_master()
master.set('hello', 'world')
print(master.get('hello'))

Sentinel 最佳实践：让你的集群更上一层楼

• 部署多个 Sentinel 节点: 至少部署 3 个 Sentinel 节点，提高可靠性。
• 将 Sentinel 节点分散在不同的物理机上: 避免单点故障。
• 设置合理的超时时间: down-after-milliseconds 和 failover-timeout 的值需要根据实际情况进行调整。
• 监控 Sentinel 的状态: 定期检查 Sentinel 的日志，确保 Sentinel 正常工作。
• 编写健壮的客户端代码: 客户端需要能够处理 Master 切换的情况，并自动重新连接到新的 Master。
• 使用 Redis 密码: 提高 Redis 的安全性。
• 定期进行故障转移演练: 模拟 Master 宕机，验证 Sentinel 的故障转移功能是否正常工作。
• 配置报警系统: 当 Sentinel 检测到 Master 宕机时，及时通知运维人员。

Sentinel 的局限性：并非万能丹

虽然 Sentinel 很强大，但它也有一些局限性：

• 无法处理数据丢失: 在故障转移过程中，可能会丢失少量数据。
• 无法保证强一致性: Sentinel 只能保证最终一致性。
• 配置复杂: Sentinel 的配置相对复杂，需要一定的学习成本。

总结：Sentinel，数据安全的守护神

Redis Sentinel 是一个非常强大的高可用解决方案，可以帮助你构建稳定可靠的 Redis 集群。 掌握 Sentinel 的原理和配置，可以让你在面对 Redis 故障时更加从容不迫。

当然，Sentinel 不是万能的，你需要根据实际情况选择合适的解决方案。 如果你需要更高级的功能，例如强一致性，可以考虑使用 Redis Cluster。

希望这篇文章能够帮助你更好地理解 Redis Sentinel。 祝你玩得开心！ 🎉