Redis是一种开源的、基于内存的键值存储系统,它可以用作数据库、缓存或消息队列。Redis具有高性能、高可扩展性和高可用性的特点,但是在单机模式下,如果Redis服务器发生故障,那么整个系统就会停止服务。为了解决这个问题,Redis提供了哨兵模式(Sentinel mode),它可以实现故障检测、自动故障转移和服务发现等功能。
哨兵模式的核心是哨兵(Sentinel),它是一个特殊的Redis客户端,它可以监控多个Redis服务器(称为主服务器和从服务器),并在主服务器出现故障时,自动选举出一个从服务器作为新的主服务器,并通知其他客户端更新连接信息。这样,就可以保证Redis服务的高可用性,即使主服务器宕机,也不会影响数据的读写操作。
那么,哨兵是如何选举出新的主服务器的呢?这就涉及到了Redis哨兵投票算法(Sentinel voting algorithm),它是一种基于Raft算法的领导者选举机制。Raft算法是一种分布式一致性算法,它可以保证多个节点之间的状态同步,并在节点之间选举出一个领导者(Leader),负责协调其他节点(Follower)的行为。Raft算法有三个关键概念:任期(Term)、日志(Log)和心跳(Heartbeat)。
任期是一个递增的整数,表示Raft算法运行的阶段。每个节点都有一个当前任期,初始为0。当一个节点启动时,它会成为候选者(Candidate),并向其他节点发送投票请求,带上自己的当前任期。如果一个节点收到了来自其他任期更高的节点的投票请求,那么它就会更新自己的当前任期,并投票给该节点。如果一个候选者收到了超过半数节点的投票,那么它就会成为领导者,并向其他节点发送心跳消息,带上自己的当前任期。如果一个节点收到了来自其他任期更高的领导者的心跳消息,那么它就会更新自己的当前任期,并成为跟随者。如果一个节点在一段时间内没有收到任何心跳消息,那么它就会认为领导者已经失效,并开始新的一轮选举,增加自己的当前任期,并成为候选者。
日志是一个有序的事件序列,记录了每个节点执行的操作。每个日志条目都有一个索引和一个任期,表示该条目被添加到日志中的时间点。领导者负责生成新的日志条目,并将其复制给其他节点。当一个节点收到来自领导者的日志条目时,它会检查自己的日志是否与领导者一致,并根据需要删除或添加日志条目。当一个日志条目被超过半数节点复制时,该条目就被认为是已提交(Committed),并可以被应用到状态机中。只有已提交的日志条目才能被执行,这样可以保证所有节点的状态一致。
心跳是一种特殊的日志条目,它不包含任何操作,只是用来维持领导者和其他节点之间的联系。领导者会定期向其他节点发送心跳消息,以证明自己的活跃性,并附带自己的当前任期和最新的日志条目。