IT заметки по программированию
IT заметки по программированию
IT заметки по программированию
IT заметки по программированию

Отказоустойчивый кластер Redis + Sentinel

Отказоустойчивый кластер Redis с использованием Sentinel состоит из нескольких компонентов, которые обеспечивают высокую доступность, автоматическое переключение на резервный узел при сбоях и мониторинг состояния кластера. Ключевые части кластера Redis на Sentinel включают:

1. Основные компоненты кластера Redis Sentinel

  • Master (мастер) — основной узел Redis, который принимает запросы на запись данных. В любой момент времени в кластере может быть только один мастер.
  • Slave (реплики) — один или несколько узлов Redis, которые синхронизируют данные с мастером в режиме «только чтение». Реплики позволяют разгрузить мастер, обрабатывая запросы на чтение.
  • Sentinel (Наблюдатели) — службы, которые мониторят состояние узлов Redis (мастеров и реплик). Основная роль Sentinel — обнаруживать сбои и автоматически переключать мастер на одну из реплик в случае недоступности текущего мастера.

2. Назначение компонентов кластера

2.1. Master

  • Роль: Мастер узел Redis отвечает за обработку всех операций записи и репликацию данных на реплики.
  • Назначение: Единственный источник данных для всех записей. При падении мастера узел Sentinel назначит одну из реплик в качестве нового мастера, а данные продолжат быть доступными.

2.2. Slave (Реплики)

  • Роль: Реплики Redis поддерживают копию данных из мастер-узла и могут обслуживать запросы на чтение, разгружая мастер.
  • Назначение: Обеспечить высокую доступность данных и балансировку нагрузки на чтение. В случае сбоя мастера одна из реплик может стать новым мастером.

2.3. Sentinel

  • Роль: Sentinel отслеживает состояние мастера и реплик и автоматически переключает роли в случае сбоя.
  • Назначение:
    • Мониторинг: Sentinels отслеживают доступность всех узлов (мастера и реплик).
    • Выбор нового мастера: Если мастер недоступен, Sentinels выбирают одну из реплик и продвигают её в новый мастер. Это автоматическое переключение называется failover.
    • Настройка клиентов: Sentinels обновляют конфигурацию клиентов (например, указывают новый мастер) после переключения.
    • Оповещения: Sentinels могут отправлять уведомления об изменениях состояния узлов Redis (например, уведомление о падении мастера).

3. Механизм работы Redis Sentinel

  • Мониторинг узлов: Все узлы Sentinel регулярно проверяют статус мастера и его реплик. Если несколько Sentinel обнаруживают, что мастер недоступен, начинается процесс выбора нового мастера.
  • Failover (переключение): Когда мастер выходит из строя, Sentinels запускают процедуру выбора нового мастера из реплик. Реплика с самым большим числом синхронизированных данных становится новым мастером, а другие реплики начинают реплицировать данные от него.
  • Кворум (Quorum): Чтобы инициировать переключение на нового мастера, должно быть достигнуто согласие среди определённого числа Sentinel узлов (например, большинство узлов должны согласиться, что мастер недоступен).
  • Конфигурация клиента: После переключения Sentinels обновляют информацию о новом мастере для всех подключенных клиентов Redis.

4. Архитектура кластера Redis с Sentinel

  1. Минимальные требования для отказоустойчивого кластера:
    • Минимум один мастер и одна реплика.
    • Минимум три узла Sentinel для обеспечения кворума при принятии решений о переключении.
  2. Архитектура взаимодействия:
    • Все Sentinels связаны друг с другом для обмена информацией о состоянии узлов.
    • Клиенты могут подключаться к узлам Redis через Sentinels, которые предоставляют информацию о текущем мастере.
    • При отказе мастера Sentinels автоматически определяют новый мастер и уведомляют клиентов об изменении.

5. Преимущества Redis Sentinel

  • Высокая доступность: Автоматическое переключение мастера позволяет избежать длительных простоев.
  • Отказоустойчивость: Кластер продолжает работать даже при выходе из строя одного или нескольких узлов, поскольку реплики принимают роль мастера.
  • Масштабируемость на чтение: Реплики могут обрабатывать запросы на чтение, что снижает нагрузку на мастер.
  • Автоматическое восстановление: Восстановление после сбоя мастера происходит автоматически, без вмешательства администратора.

Пример сценария работы Redis Sentinel:

  1. Клиент подключается к мастеру для записи данных.
  2. Sentinel постоянно мониторит мастер и реплики.
  3. Если мастер выходит из строя, Sentinel обнаруживает это и инициирует процесс failover.
  4. Одна из реплик продвигается до роли мастера.
  5. Клиенты перенастраиваются на работу с новым мастером.

Кластер Redis с Sentinel — это надежное решение для обеспечения высокой доступности и отказоустойчивости. Система Sentinel автоматически управляет мастер-репликацией, переключением и обновлением клиентов при сбоях. Такая архитектура позволяет минимизировать простои и гарантирует, что данные всегда будут доступны, даже в случае отказа мастера.

 

Развертывание кластера с помощью Ansible

Структура директорий:

group_vars/all.yaml

Переменные

inventory/hosts

Группы хостов, к которым будут применены плейбуки

templates/

В этой папке находятся шаблоны конфигурационных файлов

redis.conf.j2

Этот шаблон Jinja2 предназначен для создания конфигурационного файла Redis, который автоматически настраивает Redis как мастер или реплику (slave) в зависимости от текущего узла. Шаблон разделяет конфигурацию на два блока: один для мастер-узла Redis, другой — для реплик. Рассмотрим содержимое и его назначение подробнее.

Основные параметры конфигурации

1. bind 0.0.0.0

  • Описание: Redis будет привязан ко всем сетевым интерфейсам, доступным на машине. Это позволяет принимать запросы от любых клиентов, подключающихся по IP.
  • Назначение: Открытие Redis для внешних соединений, а не только для локальных (если вы хотите ограничить доступ, можно заменить на конкретный IP).

2. Условное разделение на мастер и реплику

  • С помощью условного оператора Jinja2 if, шаблон определяет, является ли текущий узел мастером (inventory_hostname == "redis_master") или репликой.
  • inventory_hostname — это переменная Ansible, которая указывает на имя текущего узла, с которым Ansible работает.
  • В зависимости от того, является ли узел мастером или репликой, настраиваются соответствующие параметры.

Конфигурация для мастер-узла Redis

  1. port 6379
    • Redis будет слушать стандартный порт 6379 для подключения клиентов.
  2. requirepass {{ redis_password }}
    • Описание: Пароль для подключения к Redis, который необходимо указать для аутентификации пользователей.
    • Значение переменной: redis_password передается из Ansible и задает пароль для подключения к Redis.
  3. masterauth {{ redis_password }}
    • Используется для репликации, чтобы реплики могли аутентифицироваться на мастере.
  4. protected-mode yes
    • Включает защищенный режим, который предотвращает небезопасное использование Redis без надлежащей конфигурации (например, не разрешает подключение без пароля).
  5. tcp-keepalive 0
    • Управляет частотой отправки keepalive пакетов. Значение 0 означает, что этот параметр отключен.
  6. maxmemory 2gb
    • Ограничивает объем используемой памяти Redis на уровне 2 гигабайт.
  7. maxmemory-policy volatile-lru
    • Политика управления памятью. При переполнении памяти Redis будет удалять наименее часто используемые (LRU) ключи с ограниченным временем жизни (TTL).
  8. dir {{ redis_dir }}
    • Указывает директорию для хранения данных Redis. Значение переменной redis_dir передается из Ansible.

Конфигурация для реплики Redis

  1. port 6379, requirepass, masterauth, protected-mode, tcp-keepalive, maxmemory, maxmemory-policy, dir
    • Эти параметры остаются такими же, как и для мастера. Они контролируют порты, аутентификацию и управление памятью для реплик.
  2. slaveof {{ hostvars[‘redis_master’].ansible_host }} 6379
    • slaveof указывает узлу Redis быть репликой мастера.
    • hostvars['redis_master'].ansible_host — Ansible-выражение, которое получает IP-адрес или имя хоста мастер-узла Redis из инвентаря. Реплика подключается к мастеру по этому адресу на порту 6379.

Этот шаблон конфигурации Redis управляет настройкой кластеров Redis, отличая мастера и реплики с помощью переменной inventory_hostname. Мастер отвечает за запись данных, а реплики синхронизируют свои данные с мастером, сохраняя высокую доступность кластера. Основные параметры, такие как пароль, максимальный объем памяти и режим LRU, одинаковы для обеих ролей, что обеспечивает консистентность поведения Redis независимо от роли узла.

sentinel.conf.j2

Шаблон Jinja2 для конфигурации Redis Sentinel описывает настройки, необходимые для мониторинга и управления кластером Redis. Sentinel обеспечивает высокую доступность, автоматически переключая роль мастера и реплик в случае сбоев. Давайте подробнее рассмотрим каждую часть этого шаблона.

1. bind 0.0.0.0

  • Описание: Sentinel будет прослушивать все сетевые интерфейсы, доступные на машине.
  • Назначение: Открытие Sentinel для внешних соединений, позволяя другим узлам и клиентам подключаться к нему для мониторинга состояния Redis.

2. port 26379

  • Описание: Определяет порт, на котором Sentinel будет слушать входящие соединения.
  • Назначение: Порт 26379 — стандартный порт для Redis Sentinel. Он позволяет клиентам и другим узлам Redis взаимодействовать с Sentinel.

3. sentinel monitor mymaster {{ hostvars[‘redis_master’].ansible_host }} 6379 2

  • Описание: Указывает Sentinel, что он будет следить за мастер-узлом с именем mymaster.
  • Параметры:
    • mymaster — имя для мастера, под которым он будет отслеживаться.
    • {{ hostvars['redis_master'].ansible_host }} — Ansible-выражение, которое получает IP-адрес или имя хоста мастер-узла Redis из инвентаря.
    • 6379 — порт, на котором слушает мастер.
    • 2 — количество Sentinel-узлов, которые должны согласиться с тем, что мастер недоступен, прежде чем будет инициировано переключение (failover).
  • Назначение: Sentinel отслеживает состояние указного мастера и принимает решения о переключении, основываясь на информации от других Sentinel.

4. sentinel auth-pass mymaster {{ redis_password }}

  • Описание: Указывает пароль для аутентификации на мастер-узле Redis.
  • Параметры:
    • mymaster — имя мастера, для которого указывается пароль.
    • {{ redis_password }} — Ansible-выражение, которое передает пароль, используемый для аутентификации.
  • Назначение: Позволяет Sentinel безопасно подключаться к мастер-узлу, что особенно важно, если на мастере включена аутентификация.

5. sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

  • Описание: Указывает, что Sentinel должен считать мастер-узел недоступным, если он не ответит в течение 5000 миллисекунд (5 секунд).
  • Назначение: Определяет время, после которого Sentinel начинает считать мастер-узел недоступным. Это позволяет избежать ложных срабатываний при кратковременных сетевых задержках.

6. sentinel failover-timeout mymaster 10000

  • Описание: Указывает время ожидания перед тем, как Sentinel будет готов инициировать переключение на новый мастер после того, как текущий мастер был определен как недоступный.
  • Параметры:
    • 10000 — 10 секунд.
  • Назначение: Это время дает возможность системе стабилизироваться перед попыткой переключения, предотвращая возможные проблемы с частыми переключениями в случае временных сбоев.

7. sentinel parallel-syncs mymaster 1

  • Описание: Указывает, сколько реплик могут синхронизироваться с новым мастером одновременно во время переключения.
  • Параметры:
    • 1 — только одна реплика будет обновлена в одно и то же время.
  • Назначение: Это значение помогает предотвратить перегрузку сети и обеспечивает контролируемое обновление реплик после переключения, позволяя избежать потенциальных проблем с производительностью.

Этот шаблон Jinja2 настраивает конфигурацию Redis Sentinel для мониторинга мастер-узла Redis и управления его репликами. Sentinel обеспечивает высокую доступность и отказоустойчивость кластера Redis, автоматически реагируя на сбои мастера и управляя переключениями ролей между узлами. Шаблон использует переменные Ansible для динамического определения адресов и паролей, что делает его адаптируемым к различным окружениям и настройкам.

Плейбук Ansible по развертыванию кластера

Этот плейбук Ansible предназначен для развертывания кластера Redis с использованием Sentinel, обеспечивающего высокую доступность и отказоустойчивость. Давайте подробно рассмотрим каждую задачу в плейбуке.

Общая структура плейбука

  • hosts: redis_nodes: Плейбук будет применяться ко всем узлам, определенным в группе redis_nodes в инвентаре Ansible.
  • become: yes: Задача будет выполняться с привилегиями суперпользователя (root).

Задачи в плейбуке

1. Установка Redis

  • Описание: Устанавливает пакет redis-server на целевых узлах.
  • state: present: Гарантирует, что Redis установлен. Если пакет уже установлен, Ansible ничего не сделает.

2. Конфигурация Redis Master/Slave

  • Описание: Использует шаблон redis.conf.j2 для создания конфигурационного файла Redis.
  • src: Путь к шаблону Jinja2, который содержит настройки Redis (например, параметры для мастера и реплик).
  • dest: Путь, по которому будет сохранен сгенерированный файл конфигурации (/etc/redis/redis.conf).

3. Обеспечение работы Redis

  • Описание: Убедитесь, что служба Redis запущена и включена для автозапуска при загрузке системы.
  • state: started: Запускает сервис, если он не запущен.
  • enabled: yes: Включает сервис в автозагрузку.

4. Перезапуск Redis

  • Описание: Перезапускает службу Redis для применения новых конфигураций после изменения файла redis.conf.

5. Установка Redis Sentinel

  • Описание: Устанавливает пакет redis-sentinel на целевых узлах. Sentinel будет следить за состоянием мастер-узлов Redis и управлять переключениями в случае сбоев.

6. Конфигурация Redis Sentinel

  • Описание: Использует шаблон sentinel.conf.j2 для создания конфигурационного файла Sentinel.
  • src: Путь к шаблону Jinja2, содержащему настройки для Sentinel.
  • dest: Путь, по которому будет сохранен сгенерированный файл конфигурации (/etc/redis/sentinel.conf).

7. Обеспечение работы Redis Sentinel

  • Описание: Убедитесь, что служба Redis Sentinel запущена и включена для автозапуска.
  • state: started: Запускает сервис, если он не запущен.
  • enabled: yes: Включает сервис в автозагрузку.

8. Перезапуск Sentinel

  • Описание: Перезапускает службу Redis Sentinel для применения новых конфигураций после изменения файла sentinel.conf.

Заключение

Этот плейбук Ansible выполняет основные задачи по развертыванию и настройке кластера Redis с использованием Sentinel. Он включает установку Redis и Sentinel, настройку их конфигурации через шаблоны Jinja2 и обеспечение их работы с помощью systemd. Плейбук позволяет легко развернуть отказоустойчивый кластер Redis с минимальными усилиями, обеспечивая высокую доступность для приложений, использующих Redis.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *