Redis 的主库挂了,如何不间断服务?

我们了解到在主从库集群模式下,如果从库发生故障 , 客户端可以继续向主库或其他从库发送请求,执行相应的操作 。然而,当主库发生故障时,会直接影响从库的同步,因为此时从库失去了可用的主库进行数据复制 。
而且,如果客户端发送的都是读操作请求 , 那还可以由从库继续提供服务 , 这在纯读的业务场景下还能被接受 。但是,一旦有写操作请求了,按照主从库模式下的读写分离要求,需要由主库来完成写操作 。此时,也没有实例可以来服务客户端的写操作请求了 , 如下图所示:

Redis 的主库挂了,如何不间断服务?

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主库故障后,导致从库无法提供写操作的服务,这种情况是不可接受的 。因此,在主库发生故障时,我们需要启动一个新的主库,通常是将一个从库升级为主库并将其作为新的主库 。然而 , 这涉及到解决三个核心问题:
  1. 如何确定主库已经宕机了?
  2. 从众多从库中选择哪一个作为新的主库?
  3. 如何通知从库和客户端关于新主库的变化?
这正是哨兵机制的任务 。在 redis 主从集群中,哨兵机制是实现自动主从切换的关键,它成功地解决了上述三个问题,确保系统的可用性 。接下来,我们将深入学习和了解哨兵机制的工作原理 。
哨兵机制的基本流程哨兵其实就是一个运行在特殊模式下的 Redis 进程 , 主从库实例运行的同时 , 它也在运行 。哨兵主要负责的就是三个任务:监控、选主(选择主库)和通知 。
我们先看监控 。监控是指哨兵进程在运行时,周期性地给所有的主从库发送 PING 命令,检测它们是否仍然在线运行 。如果从库没有在规定时间内响应哨兵的 PING 命令,哨兵就会把它标记为“下线状态”;同样,如果主库也没有在规定时间内响应哨兵的 PING 命令,哨兵就会判定主库下线,然后开始自动切换主库的流程 。
这个流程首先是执行哨兵的第二个任务,选主 。主库挂了以后,哨兵就需要从很多个从库里,按照一定的规则选择一个从库实例,把它作为新的主库 。这一步完成后,现在的集群里就有了新主库 。
然后,哨兵会执行最后一个任务:通知 。在执行通知任务时,哨兵会把新主库的连接信息发给其他从库,让它们执行 replicaof 命令,和新主库建立连接,并进行数据复制 。同时,哨兵会把新主库的连接信息通知给客户端,让它们把请求操作发到新主库上 。
我画了一张图片 , 展示了这三个任务以及它们各自的目标 。
Redis 的主库挂了,如何不间断服务?

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哨兵机制的三项任务与目标
在这三个任务中 , 通知任务相对来说比较简单,哨兵只需要把新主库信息发给从库和客户端,让它们和新主库建立连接就行 , 并不涉及决策的逻辑 。但是 , 在监控和选主这两个任务中,哨兵需要做出两个决策:
在监控任务中,哨兵需要判断主库是否处于下线状态;
在选主任务中,哨兵也要决定选择哪个从库实例作为主库 。
接下来,我们就先说说如何判断主库的下线状态 。
你首先要知道的是,哨兵对主库的下线判断有“主观下线”和“客观下线”两种 。那么,为什么会存在两种判断呢?它们的区别和联系是什么呢?
主观下线和客观下线我先解释下什么是“主观下线” 。
哨兵进程会使用 PING 命令检测它自己和主、从库的网络连接情况,用来判断实例的状态 。如果哨兵发现主库或从库对 PING 命令的响应超时了,那么,哨兵就会先把它标记为“主观下线” 。
如果检测的是从库,那么,哨兵简单地把它标记为“主观下线”就行了 , 因为从库的下线影响一般不太大,集群的对外服务不会间断 。
但是,如果检测的是主库,那么 , 哨兵还不能简单地把它标记为“主观下线” , 开启主从切换 。因为很有可能存在这么一个情况:那就是哨兵误判了,其实主库并没有故障 。可是,一旦启动了主从切换,后续的选主和通知操作都会带来额外的计算和通信开销 。
为了避免这些不必要的开销,我们要特别注意误判的情况 。
首先,我们要知道啥叫误判 。很简单,就是主库实际并没有下线,但是哨兵误以为它下线了 。误判一般会发生在集群网络压力较大、网络拥塞,或者是主库本身压力较大的情况下 。


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