1、三个定时监控任务

一套合理的监控机制是Sentinel节点判定节点不可达的重要保证，Redis Sentinel通过三个定时监控任务完成对各个节点发现和监控：

1.1、获取集群信息

每隔10秒，每个Sentinel节点会向主节点和从节点发送info命令获取最新的拓扑结构，如图所示。

例如下面就是在一个主节点上执行info replication的结果片段：

# Replicationrole:master connected_slaves:2 slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=4917,lag=1slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=4917,lag=1

Sentinel节点通过对上述结果进行解析就可以找到相应的从节点。

这个定时任务的作用具体可以表现在三个方面：

• 通过向主节点执行info命令，获取从节点的信息，这也是为什么Sentinel节点不需要显式配置监控从节点。
• 当有新的从节点加入时都可以立刻感知出来。
• 节点不可达或者故障转移后，可以通过info命令实时更新节点拓扑信息。

1.2、获取Sentinel信息

每隔2秒，每个Sentinel节点会向Redis数据节点的__sentinel__：hello频道上发送该Sentinel节点对于主节点的判断以及当前Sentinel节点的信息（如图所示）​，同时每个Sentinel节点也会订阅该频道，来了解其他Sentinel节点以及它们对主节点的判断，所以这个定时任务可以完成以下两个工作：

• 发现新的Sentinel节点：通过订阅主节点的__sentinel__：hello了解其他的Sentinel节点信息，如果是新加入的Sentinel节点，将该Sentinel节点信息保存起来，并与该Sentinel节点创建连接。
• Sentinel节点之间交换主节点的状态，作为后面客观下线以及领导者选举的依据。

Sentinel节点publish的消息格式如下：

<Sentinel节点IP><Sentinel节点端口><Sentinel节点runId><Sentinel节点配置版本><主节点名字><主节点Ip><主节点端口><主节点配置版本>

1.3、发送心跳

每隔1秒，每个Sentinel节点会向主节点、从节点、其余Sentinel节点发送一条ping命令做一次心跳检测，来确认这些节点当前是否可达。如图所示。通过上面的定时任务，Sentinel节点对主节点、从节点、其余Sentinel节点都建立起连接，实现了对每个节点的监控，这个定时任务是节点失败判定的重要依据。

2、主观下线和客观下线

2.1、主管下线

每个Sentinel节点会每隔1秒对主节点、从节点、其他Sentinel节点发送ping命令做心跳检测，当这些节点超过down-after-milliseconds没有进行有效回复，Sentinel节点就会对该节点做失败判定，这个行为叫做主观下线。从字面意思也可以很容易看出主观下线是当前Sentinel节点的一家之言，存在误判的可能，如图所示。

2.2、客观下线

当Sentinel主观下线的节点是主节点时，该Sentinel节点会通过sentinel is-master-down-by-addr命令向其他Sentinel节点询问对主节点的判断，当超过<quorum>个数，Sentinel节点认为主节点确实有问题，这时该Sentinel节点会做出客观下线的决定，这样客观下线的含义是比较明显了，也就是大部分Sentinel节点都对主节点的下线做了同意的判定，那么这个判定就是客观的，如图所示。

从节点、Sentinel节点在主观下线后，没有后续的故障转移操作。

从节点、Sentinel节点在主观下线后，没有后续的故障转移操作。

这里有必要对sentinel is-master-down-by-addr命令做一个介绍，它的使用方法如下：

sentinel is-master-down-by-addr<ip><port><current_epoch><runid>

• ip：主节点IP。
• port：主节点端口。
• current_epoch：当前配置纪元。
• runid：此参数有两种类型，不同类型决定了此API作用的不同。
  • 当runid等于“*”时，作用是Sentinel节点直接交换对主节点下线的判定。
  • 当runid等于当前Sentinel节点的runid时，作用是当前Sentinel节点希望目标Sentinel节点同意自己成为领导者的请求.。

例如sentinel-1节点对主节点做主观下线后，会向其余Sentinel节点（假设sentinel-2和sentinel-3节点）发送该命令：

sentinel is-master-down-by-addr127.0.0.163790*

返回结果包含三个参数，如下所示：

• down_state：目标Sentinel节点对于主节点的下线判断，1是下线，0是在线。
• leader_runid：当leader_runid等于“*”时，代表返回结果是用来做主节点是否不可达，当leader_runid等于具体的runid，代表目标节点同意runid成为领导者。
• leader_epoch：领导者纪元。

3、领导者Sentinel节点选举

假如Sentinel节点对于主节点已经做了客观下线，那么是不是就可以立即进行故障转移了？当然不是，实际上故障转移的工作只需要一个Sentinel节点来完成即可，所以Sentinel节点之间会做一个领导者选举的工作，选出一个Sentinel节点作为领导者进行故障转移的工作。Redis使用了Raft算法实现领导者选举，因为Raft算法相对比较抽象和复杂，以及篇幅所限，所以这里给出一个RedisSentinel进行领导者选举的大致思路：

• 1)每个在线的Sentinel节点都有资格成为领导者，当它确认主节点主观下线时候，会向其他Sentinel节点发送sentinel is-master-down-by-addr命令，要求将自己设置为领导者。
• 2)收到命令的Sentinel节点，如果没有同意过其他 Sentinel节点的sentinel is-master-down-by-addr命令，将同意该请求，否则拒绝。
• 3)如果该Sentinel节点发现自己的票数已经大于等于max(quorum，num(sentinels)/2+1)，那么它将成为领导者。
• 4)如果此过程没有选举出领导者，将进入下一次选举。

下图展示了一次领导者选举的大致过程：

1)s1(sentinel-1)最先完成了客观下线，它会向s2(sentinel-2)和s3(sentinel-3)发送sentinel is-master-down-by-addr命令，s2和s3同意选其为领导者。

2)s1此时已经拿到2张投票，满足了大于等于max(quorum，num(sentinels)/2+1)=2的条件，所以此时s1成为领导者。

由于每个Sentinel节点只有一票，所以当s2向s1和s3索要投票时，只能获取一票，而s3由于最后完成主观下线，当s3向s1和s2索要投票时一票都得不到，整个过程如图所示。

实际上Redis Sentinel实现会更简单一些，因为一旦有一个Sentinel节点获得了max(quorum，num(sentinels)/2+1)的票数，其他Sentinel节点再去确认已经没有意义了，因为每个Sentinel节点只有一票，如果读者有兴趣的话，可以修改sentinel.c源码，在Sentinel的执行命令列表中添加monitor命令：

structredisCommandsentinelcmds[]={{"monitor",monitorCommand,1,"",0,NULL,0,0,0,0,0},{"ping",pingCommand,1,"",0,NULL,0,0,0,0,0},{"sentinel",sentinelCommand,-2,"",0,NULL,0,0,0,0,0},…}

重新编译部署Redis Sentinel测试环境，在3个Sentinel节点上执行monitor命令：

1)可以看到sentinel is-master-down-by-addr命令，此命令的执行过程并没有在Redis的日志中有所体现，monitor监控类似如下命令：

// 因为最后参数是"*"，所以此时是Sentinel节点之间交换对主节点的失败判定[0127.0.0.1:38440]"SENTINEL""is-master-down-by-addr""127.0.0.1""6379""0""*"// 因为最后参数是具体的runid，所以此时代表runid="2f4430bb62c039fb125c5771d7cde2571a7 a5ab4"的节点希望目标Sentinel节点同意自己成为领导者。[0127.0.0.1:38440]"SENTINEL""is-master-down-by-addr""127.0.0.1""6379""1""2f4430bb62c039fb125c5771d7cde2571a7a5ab4"

2)选举的过程非常快，基本上谁先完成客观下线，谁就是领导者。

3)一旦Sentinel得到足够的票数，不存在图9-32和图9-33的过程。

有关Raft算法可以参考其GitHub主页https://raft.github.io/。

4、故障转移

领导者选举出的Sentinel节点负责故障转移，具体步骤如下：

1)在从节点列表中选出一个节点作为新的主节点，选择方法如下：

• a)过滤：​“不健康”​（主观下线、断线）​、5秒内没有回复过Sentinel节点ping响应、与主节点失联超过down-after-milliseconds*10秒。
• b)选择slave-priority（从节点优先级）最高的从节点列表，如果存在则返回，不存在则继续。
• c)选择复制偏移量最大的从节点（复制的最完整）​，如果存在则返回，不存在则继续。
• d)选择runid最小的从节点。

整个过程如图所示。

2)Sentinel领导者节点会对第一步选出来的从节点执行slaveof no one命令让其成为主节点。

3)Sentinel领导者节点会向剩余的从节点发送命令，让它们成为新主节点的从节点，复制规则和parallel-syncs参数有关。

4)Sentinel节点集合会将原来的主节点更新为从节点，并保持着对其关注，当其恢复后命令它去复制新的主节点。