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Redis的高可用模式以及哨兵模式故障切换过程

mhr18 2024-11-06 10:56 24 浏览 0 评论

通过本文快速掌握:

1、快速了解Redis的高可用部署方式

2、不同的部署模式的优缺点

3、什么是哨兵模式

4、Redis的哨兵模式故障切换过程

总结:

Redis常见的高可用部署模式以及优劣

基于复制的特性,reids的高可用模式有3种:主从复制、哨兵模式、redis-cluster模式

主从复制保障了数据的冗余、可以实现读写分离,提升性能,是高可用的基础,但是缺点是需要人工介入,手动切换从节点为主节点,从而引入了哨兵模式,监控我们节点的健康状态以及完成故障切换。哨兵模式的也存在着缺点 ,①只有一个Master节点。当并发写请求较大时,哨兵模式并不能缓解写压力。②未能最大化利用磁盘的存储,就是说多台机器存储的是同一份数据,有点浪费资源,进而衍生出了Redis-cluster集群模式(分片模式),通过算法将数据分布在不同的机器上,而且多主多从,提升请求的负载能力,同时也方便redis实例的扩容和缩容。


Redis故障切换的过程

主要讲解三部分

  • 第一步:先说明什么是主观下线、客观下线
    • 主观下线:指单个sentinel实例对服务器做出的下线判断(有可能是某个哨兵接收不到订阅、或者网络不通等原因),就主观的认为这个master不可用了。
    • 客观下线:需要一定的数量,多个哨兵达成一致的意见,才能认为一个master客观上已经下线
  • 第二步:哨兵leader的选举过程
    • 当节点被判断客观下线之后,各个哨兵会进行协商,先选举出一个领导者哨兵节点,并且由该节点进行faiover(故障迁移)
    • 哨兵节点有那么多,选哨兵leader的理由是什么呢?主要是运用了raft算法,raft算法的核心思想是先提出先得,具体步骤
      • 称霸:当哨兵节点认为主节点是客观下线时,会向其他哨兵节点发送命令,要求将自己设置为leader
      • 选举:收到命令的哨兵节点,如果没有同意过其他哨兵节点的请求,就同意该请求,否则拒接
      • 判断:发送命令的哨兵节点发现自己的票数已经大于等于quorum和哨兵节点数量/2+1,那么它将成为领导者
      • 重来:上述过程没有没有选举出leader或者选举出多个,将重新进行一次选举
  • 第三步:选出新的master,完成故障切换,有两个从节点,到底选哪个作为新的master呢???
    • 过滤节点:过滤掉"“不健康”(主观下线、断线)、没及时响应心跳的节点;
    • 选择节点:按照优先级 -> 复制偏移量最大(复制最完整) -> runid最小的逻辑(先按照优先级找,没找到,再按照复制偏移量找,找到了就选择这个从节点了,依次类推)来选择一个从节点
    • 执行命令:对选出来的从节点,执行slaveof no one命令让其成为主节点
    • 发送命令:向剩余的从节点发送slaveof ip port命令,让它们成为新主节点的从节点
    • 恢复旧主:哨兵节点对旧主节点保持关注,当其恢复后发送slaveof ip port命令将其设置为从节点,并去同步数据


下边为了解相关的知识点

主从复制

从机只允许读,不允许写

从机掉了之后,重启之后,会不会补回相关的key。可以的,可以了解下同步机制。

主机宕机之后,从机会自动上位吗?不会。这才有后面的哨兵模式,自动切换

主机宕机之后,重启之后,仍然是主机

主从复制的作用

  1. 数据冗余:主从复制实现了数据的热备份,是持久化之外的一种数据冗余方式。
  2. 故障恢复:当主节点出现问题时,可以由从节点提供服务,实现快速的故障恢复;实际上是一种服务的冗余。
  3. 读写分离:提高服务器的负载能力,主节点提供写能力,从节点提供读能力
  4. 高可用基石:除了上述作用以外,主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础,因此说主从复制是Redis高可用的基础。

主从复制的缺点

  • 复制延迟
  • 主节点宕机,不会自动切换,造成写不可用


哨兵模式

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。

什么是哨兵模式

哨兵模式 是开辟一些独立的进程,用来监控redis服务器的运行状态,就像哨兵一样。其原理是哨兵通过发送命令,等待Redis服务器响应,从而监控运行的多个Redis实例。

哨兵模式作用

  • 监控:通过发送命令,让Redis服务器返回监控其运行状态,包括主服务器和从服务器。
  • 从变主:当哨兵监测到master宕机,会自动将slave切换成master,然后通过发布订阅模式通知其他的从服务器,修改配置文件,让它们切换主机。

然而一个哨兵进程对Redis服务器进行监控,可能会出现问题,为此,我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控,这样就形成了多哨兵模式


哨兵模式故障切换过程

主观下线

客观下线

需要一定数量的sentinal,多个哨兵达成一致意见才能认为一个master客观上已经下线。

选出哨兵的leader

  • 当节点被判断客观下线之后,各个哨兵会进行协商,先选举出一个领导者哨兵节点,并且由该节点进行faiover(故障迁移)
  • 哨兵的leader选举算法(Raft算法)
  1. 哨兵节点认为主节点是客观下线时,会向其他哨兵节点发送sentinel is-master-down-by-addr命令,要求将自己设置为leader
  2. 收到命令的哨兵节点,如果没有同意过其他哨兵节点的sentinel is-master-down-by-addr命令(runid参数等于哨兵节点的runid),就同意该请求,否则拒接
  3. 发送命令的哨兵节点发现自己的票数已经大于等于quorum和哨兵节点数量/2+1,那么它将成为领导者
  4. 上述过程没有没有选举出leader或者选举出多个,将重新进行一次选举

选出新的master,完成故障切换

有两个从节点,到底选哪个作为新的master呢???

  1. 从节点中过滤掉"“不健康”(主观下线、断线)、5s内没有回复哨兵节点的ping命令、与主节点失联超过10*down-after-milliseconds;然后按照优先级 -> 复制偏移量最大(复制最完整) -> runid最小的逻辑(先按照优先级找,没找到,再按照复制偏移量找,找到了就选择这个从节点了,依次类推)来选择一个从节点
  2. 对选出来的从节点,执行slaveof no one命令让其成为主节点
  3. 向剩余的从节点发送slaveof ip port命令,让它们成为新主节点的从节点
  4. 哨兵节点对旧主节点保持关注,当其恢复后发送slaveof ip port命令将其设置为从节点,并去同步数据

如果原来的主节点重启了,那么他也会是新主节点的从节点了

Redis-cluster集群

什么是Redis-cluster集群

在哨兵模式中,仍然只有一个Master节点。当并发写请求较大时,哨兵模式并不能缓解写压力。

只有主节点才具有写能力,那如果在一个集群中,能够配置多个主节点,是不是就可以缓解写压力了呢?

答:是的。这个就是redis-cluster集群模式。

(1)多个实例:由多个Redis服务器组成的分布式网络服务集群;

(2)多个主节点:集群之中有多个Master主节点,每一个主节点都可读可写;

(3)互通:节点之间会互相通信,两两相连;

(4)请求自动转发:Redis集群无中心节点,请求会随机发给任意主节点,再由算法转发到应到的节点。

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