Redis从入门到精通(十四)Redis分布式缓存(二)Redis哨兵集群的搭建和原理分析

文章目录

- 前言
- 5.3 Redis哨兵
- - 5.3.1 哨兵原理
  - - 5.3.1.1 集群的结构和作用
    - 5.3.1.2 集群监控原理
    - 5.3.1.3 集群故障恢复原理
  - 5.3.2 搭建哨兵集群
  - 5.3.3 RedisTemplate
  - - 5.3.3.1 搭建测试项目
    - 5.3.3.2 场景测试

前言

Redis分布式缓存系列文章：

Redis从入门到精通(十三)Redis分布式缓存(一)RDB和AOF持久化、Redis主从集群的搭建与原理分析

5.3 Redis哨兵

Redis提供了哨兵（Sentinel）机制来实现主从集群的自动故障恢复。

5.3.1 哨兵原理

5.3.1.1 集群的结构和作用

哨兵的结构如图：

哨兵的作用如下：

监控：Sentinel会不断检查master和slave是否按预期工作；
自动故障恢复：如果master故障，Sentinel会将一个slave提升为master。当故障实例恢复后，将作为新的master的slave节点加入集群。
通知：Sentinel充当Redis客户端的服务发现来源，当集群发生故障转移时，会将最新信息推送给Redis的客户端。

5.3.1.2 集群监控原理

Sentinel基于心跳机制监测服务状态，每隔1秒向集群的每个实例发送ping命令：

主观下线：如果某Sentinel节点发现某Redis实例未在规定时间响应，则认为该Redis实例主观下线。
客观下线：若超过指定数量（quorum）的Sentinel都认为该Redis实例主观下线，则该Redis实例客观下线。quorum值最好超过Sentinel实例数量的一半。

5.3.1.3 集群故障恢复原理

一旦发现master故障，Sentinel需要在salve中选择一个作为新的master，选择依据是这样的：

首先会判断slave节点与master节点断开时间长短，如果超过指定值（down-after-milliseconds * 10）则会排除该slave节点；
然后判断slave节点的slave-priority值，越小优先级越高，如果是0则永不参与选举；
如果slave-prority一样，则判断slave节点的offset值，越大说明数据越新，优先级越高；
最后是判断slave节点的运行id大小，越小优先级越高。

当选出一个新的master后，Sentinel会进行角色切换，切换流程是这样的：

Sentinel给备选的slave1节点发送slaveof no one命令，让该节点成为master；
Sentinel给所有其它slave发送slaveof <ip> <port>命令，让这些slave成为新master的从节点，开始从新的master上同步数据；
最后，Sentinel将故障节点标记为slave，当故障节点恢复后会自动成为新的master的slave节点。

5.3.2 搭建哨兵集群

这里将搭建一个三节点形成的Sentinel集群，来监管之前的Redis主从集群。同样，可以在一台虚拟机上创建3个不同端口（27001、27002、27003）的Sentinel实例，来模拟Sentinel集群。

搭建步骤：

1）在/usr/local/redis目录下创建3个目录，名称分别是s1、s2、s3：

2）分别在s1、s2、s3目录下创建配置文件sentinel.conf，添加下面的内容：

# 端口
port 27001
# 以后台进程启动
daemonize yes
sentinel announce-ip "192.168.146.128"
# 指定主节点信息
    # mymaster 主节点名称，自定义，任意写
    # 192.168.146.128 7001 主节点的IP和端口
    # 2 选举master时的quorum值
sentinel monitor mymaster 192.168.146.128 7001 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000
# 文件目录
dir "/usr/local/redis/s1"
# 日志文件目录
logfile "/usr/local/redis/s1/sentinel_27001.log"

s1、s2、s3的配置文件中port、dir、logfile应改成各自对应的，其余配置可保持一致。

3）启动3个Sentinel实例**

/usr/local/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/s1/sentinel.conf
/usr/local/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/s2/sentinel.conf
/usr/local/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/s3/sentinel.conf

启动完成后，可查看Sentinel进程如下：

4）测试哨兵作用

尝试让master节点7001宕机，查看Sentinel 27001的日志：

查看7002的日志：

查看7003的日志：

查看此时Redis集群的状态：

至此，Redis哨兵集群搭建完成，并正常工作。

5.3.3 RedisTemplate

在Sentinel集群监管下的Redis主从集群，其节点的角色会因为自动故障转移而发生变化，Redis的客户端必须感知这种变化，及时更新连接信息。

Spring的RedisTemplate底层利用lettuce实现了节点的感知和自动切换。

5.3.3.1 搭建测试项目

下面搭建一个SpringBoot项目来进行测试，步骤如下：

1）引入依赖

<!--pom.xml-->

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

2）编写配置文件

// src/main/resources/application.yml

server:
  port: 8082
spring:
  application:
    name: redis_learning_cluster
  redis:
    # Redis主从集群的主节点
    host: 192.168.146.128
    port: 7001
    password: 123321
    # Redis哨兵集群配置
    sentinel:
      master: mymaster
      nodes:
        - 192.168.146.128:27001
        - 192.168.146.128:27002
        - 192.168.146.128:27003
    lettuce:
      pool:
        max-active: 10
        max-idle: 10
        min-idle: 1
        time-between-eviction-runs: 10s
  jackson:
    default-property-inclusion: non_null

# 修改日志级别为Debug，这样才能查看到RedisTemplate具体连接了哪个实例
logging:
  level:
    root: DEBUG

3）编写主启动类

// com.star.redis.cluster.RedisClusterApp

@SpringBootApplication
public class RedisClusterApp {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RedisClusterApp.class, args);
    }

    @Bean
    public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer() {
        // 配置读写策略
        // MASTER 从master节点读取
        // MASTER_PREFERRED 优先从master节点读取，master不可用才读取replica节点
        // REPLICA 从slave（replica）节点读取
        // REPLICA_PREFERRED 优先从slave（replica）节点读取，所有的slave都不可用才读取master节点
        return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
    }

}

4）编写Controller类

// com.star.redis.cluster.controller.RedisController

@RestController
@RequestMapping("/redis")
public class RedisController {

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @GetMapping("/get/{key}")
    public String get(@PathVariable String key) {
        return stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
    }

    @GetMapping("/set/{key}/{value}")
    public String set(@PathVariable String key, @PathVariable String value) {
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, value);
        return "success";
    }
}