Структура и назначение частей отказоустойчивого кластера Redis на 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.

Заключение

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.