2023-03-26  阅读(258)
原文作者:一直不动 原文地址:https://blog.csdn.net/shenchaohao12321/article/details/87650994

目前我们讲的 Redis 还只是主从方案,最终一致性。读者们可思考过,如果主节点凌晨 3 点突发宕机怎么办?就坐等运维从床上爬起来,然后手工进行从主切换,再通知所有的程序把地址统统改一遍重新上线么?毫无疑问,这样的人工运维效率太低,事故发生时估计得至少 1 个小时才能缓过来。如果是一个大型公司,这样的事故足以上新闻了。
所以我们必须有一个高可用方案来抵抗节点故障,当故障发生时可以自动进行从主切换,程序可以不用重启,运维可以继续睡大觉,仿佛什么事也没发生一样。Redis 官方提供了这样一种方案 —— Redis Sentinel(哨兵)。

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我们可以将 Redis Sentinel 集群看成是一个 ZooKeeper 集群,它是集群高可用的心脏,它一般是由 3~5 个节点组成,这样挂了个别节点集群还可以正常运转。
它负责持续监控主从节点的健康,当主节点挂掉时,自动选择一个最优的从节点切换为主节点。客户端来连接集群时,会首先连接 sentinel,通过 sentinel 来查询主节点的地址,然后再去连接主节点进行数据交互。当主节点发生故障时,客户端会重新向 sentinel 要地址,sentinel 会将最新的主节点地址告诉客户端。如此应用程序将无需重启即可自动完成节点切换。比如上图的主节点挂掉后,集群将可能自动调整为下图所示结构。

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从这张图中我们能看到主节点挂掉了,原先的主从复制也断开了,客户端和损坏的主节点也断开了。从节点被提升为新的主节点,其它从节点开始和新的主节点建立复制关系。客户端通过新的主节点继续进行交互。Sentinel 会持续监控已经挂掉了主节点,待它恢复后,集群会调整为下面这张图。

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此时原先挂掉的主节点现在变成了从节点,从新的主节点那里建立复制关系。

消息丢失

Redis 主从采用异步复制,意味着当主节点挂掉时,从节点可能没有收到全部的同步消息,这部分未同步的消息就丢失了。如果主从延迟特别大,那么丢失的数据就可能会特别多。Sentinel 无法保证消息完全不丢失,但是也尽可能保证消息少丢失。它有两个选项可以限制主从延迟过大。
min-slaves-to-write 1
min-slaves-max-lag 10

第一个参数表示主节点必须至少有一个从节点在进行正常复制,否则就停止对外写服务,丧失可用性。
何为正常复制,何为异常复制?这个就是由第二个参数控制的,它的单位是秒,表示如果 10s 没有收到从节点的反馈,就意味着从节点同步不正常,要么网络断开了,要么一直没有给反馈。

Sentinel 基本使用

接下来我们看看客户端如何使用 sentinel,标准的流程应该是客户端可以通过 sentinel 发现主从节点的地址,然后在通过这些地址建立相应的连接来进行数据存取操作。我们来看看 Python 客户端是如何做的。

    >>> from redis.sentinel import Sentinel 
    >>> sentinel = Sentinel([('localhost', 26379)], socket_timeout=0.1) 
    >>> sentinel.discover_master('mymaster') 
    ('127.0.0.1', 6379) 
    >>> sentinel.discover_slaves('mymaster') 
    [('127.0.0.1', 6380)] 

sentinel 的默认端口是 26379,不同于 Redis 的默认端口 6379,通过 sentinel 对象的 discover_xxx 方法可以发现主从地址,主地址只有一个,从地址可以有多个。

    >>> master = sentinel.master_for('mymaster', socket_timeout=0.1) 
    >>> slave = sentinel.slave_for('mymaster', socket_timeout=0.1) 
    >>> master.set('foo', 'bar') 
    >>> slave.get('foo') 
    'bar' 

通过 xxx_for 方法可以从连接池中拿出一个连接来使用,因为从地址有多个,redis 客户端对从地址采用轮询方案,也就是 RoundRobin 轮着来。
有个问题是,但 sentinel 进行主从切换时,客户端如何知道地址变更了 ? 通过分析源码,我发现 redis-py 在建立连接的时候进行了主库地址变更判断。
连接池建立新连接时,会去查询主库地址,然后跟内存中的主库地址进行比对,如果变更了,就断开所有连接,重新使用新地址建立新连接。如果是旧的主库挂掉了,那么所有正在使用的连接都会被关闭,然后在重连时就会用上新地址。
但是这样还不够,如果是 sentinel 主动进行主从切换,主库并没有挂掉,而之前的主库连接已经建立了在使用了,没有新连接需要建立,那这个连接是不是一致切换不了?
继续深入研究源码,我发现 redis-py 在另外一个点也做了控制。那就是在处理命令的时候捕获了一个特殊的异常 ReadOnlyError,在这个异常里将所有的旧连接全部关闭了,后续指令就会进行重连。
主从切换后,之前的主库被降级到从库,所有的修改性的指令都会抛出 ReadonlyError。
如果没有修改性指令,虽然连接不会得到切换,但是数据不会被破坏,所以即使不切换也没关系。

作业

1、尝试自己搭建一套 redis-sentinel 集群;
2、使用 Python 或者 Java 的客户端对集群进行一些常规操作;
3、试试主从切换,主动切换和被动切换都试一试,看看客户端能否正常切换连接;

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