J4、哨兵集群、redis切片还是加实例

news2025/1/11 4:50:58

哨兵集群

单节点的哨兵还是可能会发生故障，需要部署集群。

部署哨兵时，只需要下面的命令，那哨兵是如果互相发现的？
sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>

基于 pub/sub 机制的哨兵集群组成

  • 哨兵和主库建立连接，可以在主库发布信息，也可以在主库订阅信息，这样可以互相知道信息
  • redis只有订阅了同一频道的信息才能进行信息交换。
  • 哨兵就是通过__sentinel__:hello 频道进行消息交换的。
  • 哨兵通过对频道发布订阅消息就与主库建立了连接
    在这里插入图片描述
  • 哨兵与从库建立连接是 哨兵向主库发送INFO命令来完成的，哨兵向主库发送命令，主库就会把从库列表发给哨兵，这样哨兵就可以与从库建立连接。
    在这里插入图片描述

通过pub/sub，实现哨兵和客户端信息同步

客户端通过哨兵了解到切换的过程。 客户端从哨兵订阅消息。
在这里插入图片描述

  • 客户端获取哨兵的配置文件后，可以获得哨兵的地址和端口，和哨兵建立连接，通过执行命令，获取不同事件。
  • SUBSCRIBE +odown 订阅所有实例客观下线事件。
  • PSUBSCRIBE * 订阅所有事件
  • 当哨兵选完主库之后，客户端会看见 switch-master事件: switch-master <master name> <oldip> <oldport> <newip> <newport>

选择什么哨兵执行主从切换

哨兵集群判断主库下线的过程

  • 任何一个实例只要自身判断主库“主观下线”后，就会给其他实例发送 is-master-down-byaddr 命令。接着，其他实例会根据自己和主库的连接情况，做出 Y 或 N 的响应，Y 相当于赞成票，N 相当于反对票。
    在这里插入图片描述
  • 哨兵获得了仲裁需要的赞成票数后（配置的 quorum设定），可以标记主库 “客观下线”
  • 这个哨兵向其他哨兵发送命令，表明想要自己来执行主从切换，（Leader选举）
  • 想要成为哨兵需要满足2个条件（第一，拿到半数以上的赞成票；第二，拿到的票数同时还需要大于等于哨兵配置文件中的 quorum 值。）
    在这里插入图片描述
  • 如果没有成功选举，会在哨兵故障转移超时时间的 2 倍，重新进行选举。
  • 哨兵如果没有给自己投票，就会把票投给第一个给它发送投票请求的哨兵。后续再有投
    票请求来，哨兵就拒接投票了。

需要注意的是，如果哨兵集群只有 2 个实例，此时，一个哨兵要想成为 Leader，必须获得 2票，而不是 1 票。所以，如果有个哨兵挂掉了，那么，此时的集群是无法进行主从库切换的。因此，通常我们至少会配置 3 个哨兵实例。

要保证所有哨兵实例的配置是一致的，尤其是主观下线的判断值 down-after-milliseconds。不然哨兵集群一直没有对有故障的主库形成共识，也就没有及时切换主库，最终的结果就是集群服务不稳定。

  • 假设有一个 Redis 集群，是“一主四从”，同时配置了包含 5 个哨兵实例的集群，quorum
    值设为 2。在运行过程中，如果有 3 个哨兵实例都发生故障了，此时，Redis 主库如果有故
    障，还能正确地判断主库“客观下线”吗？如果可以的话，还能进行主从库自动切换吗？
  1. 大于等于quorum的值 2， 所以可以判断 主观下线。
  2. 不能完成主从切换，哨兵需要达到（5/2+1）的票，但是2个哨兵，没有达到要求
  • 此外，哨兵实例是不是越多越好呢，如果同时调大 down-after-milliseconds 值，对减少误判
    是不是也有好处呢？
  1. 不是越多越好，哨兵越多，通讯越多，选举时间可能边长，切换主从时间变久
  2. 适当调大down-after-milliseconds值，可以减低误判，但是也可能对业务的影响会增加，各有利弊

redis切片

增加单机的物理内存，简单，但是内存大，主线程fork直接阻塞了。
redis切片，复杂，可以保存大量数据，对主线程阻塞小

  • Redis Cluster 方案采用哈希槽（Hash Slot，接下来我会直接称之为 Slot），来处理数据和实例之间的映射关系。一个切片集群有16384个哈希槽，键值对根据key，映射哈希槽

  • 映射过程：根据key的CRC16算法 计算16bit值， 16bit值对16384取模，一个模数代表一个哈希槽。

  • 在部署Redis Cluster时，使用cluter create创建集群，redis会自动把槽分布到实例上。

  • 也可以使用 cluster meet 命令手动建立实例间的连接，形成集群，再使用cluster addslots 命令，指定每个实例上的哈希槽个数。

  • 在手动分配哈希槽时，需要把 16384 个槽都分配完，否则Redis 集群无法正常工作。在这里插入图片描述

  • 集群刚建立的时候，实例只知道自己分配了哪些哈希槽，不知道其他实例的哈希槽信息。

  • redis实例会把自己的哈希槽信息发送给其他实例，完成哈希信息的扩散，当实例直接相互链接，每个实例就有哈希槽的映射信息了

  • 客户端收到哈希槽的信息后，会缓存到本地，客户端请求键值对时，会计算哈希槽，给对应实例发送请求

  • 但是集群中，实例可能会增删，实例间可以互相传递信息，客户端无法感知变化。redis cluster 提供了重定向机制（客户端给实例发送读写操作时，没有对应的数据会给新实例发送操作）

GET hello:key
(error)MOVED 13320 172.16.19.5:6379
（如果这个实例上并没有这个键值对映射的哈希槽，那么，这个实例就会给客户端返回下面的 MOVED 命令响应结果，这个结果中就包含了新实例的访问地址。）

在这里插入图片描述

  • 还可能出现一种情况，由于Slot2数据多，像slot2请求的时候，还有部分数据没有迁移完成，客户端会受到ASK报错

GET hello:key
(error)ASK 13320 172.16.19.5:6379

  • ASK 命令表示两层含义：第一，表明 Slot 数据还在迁移中；第二，ASK 命令把客户端所请求数据的最新实例地址返回给客户端，此时，客户端需要给实例 3 发送 ASKING 命令，然后再发送操作命令。
  • 和 MOVED 命令不同，ASK 命令并不会更新客户端缓存的哈希槽分配信息。

Redis Cluster不采用把key直接映射到实例的方式，而采用哈希槽的方式原因：

  1. key数量无法预估，key映射会很大。
  2. redis cluster 客户端与服务端直连，如果key不在这个节点上，节点需要纠正错误节点，需要交换路由表，如果保存对应关系，交换的信息会很大。
  3. 当集群扩容，缩容时，需要修改对应的映射关系。
  4. 通过哈希槽，key通过hash计算，只需要关系槽，通过让槽找到对应节点，让映射变的小

1.Redis 什么时候做 rehash？

装载因子 = entry数 / 哈希桶个数
出发rehash的条件

  1. 装载因子>=1 ,同时 哈希表被允许进行rehash（在RDB和AOF时，禁止rehash）
  2. 装载因子>= 5,立马进行rehash

如果装载因子<1 ， 或者>1但是<5(同时实例在生成RDB和AOF）不会进行rehash

2. 采用渐进式 hash 时，如果实例暂时没有收到新请求，是不是就不做 rehash 了？

redis会进行定时任务，rehash被触发后，没有新请求，也会定时rehash，每次执行不会超过1ms

在这里插入图片描述

bgsave 子进程复制主线程的页表以后，假如主线程需要修改虚页 7 里的数据，那么，主线程就需要新分配一个物理页（假设是物理页 53），然后把修改后的虚页 7 里的数据写到物理页53 上，而虚页 7 里原来的数据仍然保存在物理页 33 上。这个时候，虚页 7 到物理页 33 的映射关系，仍然保留在 bgsave 子进程中。所以，bgsave 子进程可以无误地把虚页 7 的原始数据写入 RDB 文件。

在这里插入图片描述

replication buffer 和 repl_backlog_buffer 的区别

  • replication buffer 是主从库在进行全量复制时，主库上用于和从库连接的客户端的 buffer，而 repl_backlog_buffer 是为了支持从库增量复制，主库上用于持续保存写操作的一块专用 buffer。
  • Redis 主从库在进行复制时，当主库要把全量复制期间的写操作命令发给从库时，主库会先创建一个客户端，用来连接从库，然后通过这个客户端，把写操作命令发给从库。在内存中，主库上的客户端就会对应一个 buffer，这个 buffer 就被称为 replication buffer。Redis 通过client_buffer 配置项来控制这个 buffer 的大小。主库会给每个从库建立一个客户端，所以replication buffer 不是共享的，而是每个从库都有一个对应的客户端。
  • repl_backlog_buffer 是一块专用 buffer，在 Redis 服务器启动后，开始一直接收写操作命令，这是所有从库共享的。主库和从库会各自记录自己的复制进度，所以，不同的从库在进行恢复时，会把自己的复制进度（slave_repl_offset）发给主库，主库就可以和它独立同步。
  • 在这里插入图片描述

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