动态监控主动上位-哨兵（Sentinel）

动态监控主动上位

在 Redis Sentinel 的高可用架构中，动态监控主动上位（通常称为 故障转移 或 自动故障转移，failover）是 Sentinel 执行的一个关键流程，它确保在主节点出现故障时，自动将某个从节点提升为新的主节点，从而保证 Redis 服务的持续可用性。下面我们将详细介绍 Sentinel 中的 AP（主动上位）流程，即 Sentinel 在监控到主节点不可用时，如何进行故障转移，选举新的主节点。

哨兵（Sentinel）AP流程概述：

1. 动态监控：Sentinel 实例定期监控 Redis 主节点和从节点的健康状态。
2. 检测主节点故障：当 Sentinel 发现主节点出现故障（如响应超时、掉线等），会开始故障转移（failover）流程。
3. 发起选举：多个 Sentinel 实例协同工作，通过投票选举出一个新的主节点。
4. 提升从节点：一旦选举完成，Sentinel 会将选定的从节点提升为新的主节点。
5. 更新配置：所有其他 Sentinel 实例和从节点都会得到新的主节点信息，确保系统的一致性。
6. 通知客户端：客户端通过 Sentinel 获取当前主节点的信息，确保它们连接到新的主节点。

Sentinel AP流程的详细步骤：

1. 动态监控

Sentinel 会定期监控所有的 Redis 实例（包括主节点和从节点）。它使用 PING 命令（或类似的心跳机制）来检测 Redis 实例是否健康。当 Sentinel 检测到主节点响应超时，或者主节点在一定时间内无法正常工作时，它会认为该主节点出现了故障。

• 心跳检查：Sentinel 每隔一段时间（如 sentinel down-after-milliseconds 参数设置的时间）检查主节点是否响应。如果超过该时间限制，Sentinel 会认为主节点不可用。

2. 主节点故障检测

当 Sentinel 发现主节点失联时，它会开始进入故障转移流程。此时，Sentinel 会进行以下操作：

• 判断故障：一个 Sentinel 实例可能会先检测到故障，但这并不足够，因为一个 Sentinel 实例的判断可能会因为网络问题或其他原因而不准确。为了避免错误判断，Sentinel 采用 多数投票机制。只有当超过半数的 Sentinel 实例都认为主节点故障时，故障才会被确认。
• 超时配置：如果主节点的响应超时超过配置的阈值（如 sentinel down-after-milliseconds），Sentinel 会将其标记为不可用（subjectively-down）。此时，其他 Sentinel 实例也会通过通信确认这一点。如果多数 Sentinel 实例一致认为主节点故障，主节点将被标记为 客观故障（objectively-down），然后进入故障转移阶段。

3. 发起故障转移选举

一旦主节点被标记为故障，Sentinel 将启动 选举机制来选出新的主节点。此时，Sentinel 会：

• 选举机制：多个 Sentinel 实例将基于以下条件进行选举：
  • 选举过程中，参与投票的 Sentinel 实例会投票支持某个从节点成为新的主节点。
  • 该从节点必须满足条件，比如它已经同步了足够的数据、它与主节点的同步延迟较小等。
  • Sentinel 会根据当前从节点的复制状态（如复制延迟）来进行选择，通常选择数据同步较为完整、延迟较小的从节点。
• 选举规则：选举过程中，投票的规则是，超过半数的 Sentinel 实例同意后，才认为某个从节点成为新的主节点。只有获得多数支持的从节点才会被提升为主节点。

4. 提升从节点为主节点

一旦选举产生新的主节点后，Sentinel 会执行以下操作：

• 提升从节点：选举成功后，Sentinel 会将选定的从节点提升为主节点，并将它的角色从 slave（从节点）切换为 master（主节点）。
• 同步其他从节点：新的主节点开始接受客户端请求，同时，原来作为从节点的 Redis 实例也会开始同步新的主节点。其它的从节点会向新的主节点进行同步。

5. 更新配置与同步

故障转移成功后，Sentinel 会通知所有其他节点，包括原先的从节点和新的主节点，确保它们都知道新的主节点信息：

• 更新从节点配置：所有从节点将被重新配置，以便它们从新的主节点进行同步。
• 广播通知：Sentinel 会通过广播更新主节点信息，让所有 Sentinel 实例、从节点以及客户端都能快速知晓新的主节点地址。

6. 客户端的重新连接

客户端在访问 Redis 时通常不会直接连接 Redis 实例，而是通过 Redis Sentinel 获取当前主节点的地址。故障转移完成后，客户端会通过 Sentinel 获取到新的主节点地址，并重新连接到新的主节点，保证服务的持续性。

• 客户端自动切换：在 Redis 客户端中，通常会集成对 Sentinel 的支持。当主节点发生故障转移时，客户端可以通过 Sentinel 获取新的主节点信息，自动切换到新的主节点上进行操作。

7. 恢复监控与后续操作

当故障转移完成后，Sentinel 会继续监控新的主节点和从节点的状态，确保整个系统的稳定性。在原主节点恢复时，它将不会自动恢复为主节点，而是会作为一个从节点重新加入系统，开始向新的主节点同步数据。

Sentinel 故障转移的优点和挑战：

优点：

• 自动化：Sentinel 提供了自动故障转移的机制，极大降低了人工干预的需求，提高了系统的可靠性。
• 高可用性：通过自动监控、故障检测和选举机制，Sentinels 可以有效地保证 Redis 的高可用性，即使在发生故障时，Redis 服务也不会中断。
• 无缝切换：客户端通过 Sentinel 获取当前主节点的地址，当故障转移发生时，客户端可以自动切换到新的主节点，保证业务的连续性。

挑战：

• 选举延迟：由于 Sentinel 必须通过选举机制来确定新的主节点，这个过程可能会有一定的延迟，尤其是在网络环境较差或 Sentinel 实例较多的情况下。
• 数据丢失：虽然故障转移会尽量选择同步数据最完整的从节点，但在某些情况下（例如网络延迟或同步状态不同步），可能会有少量数据丢失。
• 配置同步问题：当主节点发生故障时，虽然 Sentinel 会更新从节点配置，但如果客户端未能及时更新主节点信息，可能会导致部分客户端连接到旧的主节点，从而导致访问失败。

总结

Redis Sentinel 的 AP（主动上位）流程 是确保 Redis 系统高可用性和无缝服务的重要机制。当 Redis 主节点出现故障时，Sentinel 会自动检测并启动故障转移，选举一个新的主节点，确保 Redis 服务继续正常运行。这个过程包括故障检测、选举、从节点提升为主节点、同步配置更新以及客户端切换等步骤，从而保证了 Redis 的高可用性。