前言
在 深入学习Redis(3)：主从复制 中曾提到，Redis主从复制的作用有数据热备、负载均衡、故障恢复等；但主从复制存在的一个问题是故障恢复无法自动化。本文将要介绍的哨兵，它基于Redis主从复制，主要作用便是解决主节点故障恢复的自动化问题，进一步提高系统的高可用性。
文章主要内容如下：首先介绍哨兵的作用和架构；然后讲述哨兵系统的部署方法，以及通过客户端访问哨兵系统的方法；然后简要说明哨兵实现的基本原理；最后给出关于哨兵实践的一些建议。文章内容基于Redis 3.0版本。
一、作用和架构
1. 作用
在介绍哨兵之前，首先从宏观角度回顾一下Redis实现高可用相关的技术。它们包括：持久化、复制、哨兵和集群，其主要作用和解决的问题是：
- 持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
- 复制：复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在复制基础上实现高可用的。复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
- 哨兵：在复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
- 集群：通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。
下面说回哨兵。
Redis Sentinel，即Redis哨兵，在Redis 2.8版本开始引入。哨兵的核心功能是主节点的自动故障转移。下面是Redis官方文档对于哨兵功能的描述：
- 监控(Monitoring)：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
- 自动故障转移(Automatic failover)：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
- 配置提供者(Configuration provider)：客户端在初始化时，通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
- 通知(Notification)：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
其中，监控和自动故障转移功能，使得哨兵可以及时发现主节点故障并完成转移；而配置提供者和通知功能，则需要在与客户端的交互中才能体现。
这里对“客户端”一词在文章中的用法做一个说明：在前面的文章中，只要通过API访问redis服务器，都会称作客户端，包括redis-cli、Java客户端Jedis等；为了便于区分说明，本文中的客户端并不包括redis-cli，而是比redis-cli更加复杂：redis-cli使用的是redis提供的底层接口，而客户端则对这些接口、功能进行了封装，以便充分利用哨兵的配置提供者和通知功能。
2. 架构
典型的哨兵架构图如下所示：
它由两部分组成，哨兵节点和数据节点：
- 哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据。
- 数据节点：主节点和从节点都是数据节点。
二、部署
这一部分将部署一个简单的哨兵系统，包含1个主节点、2个从节点和3个哨兵节点。方便起见：所有这些节点都部署在一台机器上(局域网IP：192.168.92.128)，使用端口号区分；节点的配置尽可能简化。
1. 部署主从节点
哨兵系统中的主从节点，与普通的主从节点配置是一样的，并不需要做任何额外配置。下面分别是主节点(port=6379)和2个从节点(port=6380/6381)的配置文件，配置都比较简单，不再详述。
#redis-6379.conf
port 6379
daemonize yes
logfile "6379.log"
dbfilename "dump-6379.rdb"
#redis-6380.conf
port 6380
daemonize yes
logfile "6380.log"
dbfilename "dump-6380.rdb"
slaveof 192.168.92.128 6379
#redis-6381.conf
port 6381
daemonize yes
logfile "6381.log"
dbfilename "dump-6381.rdb"
slaveof 192.168.92.128 6379
配置完成后，依次启动主节点和从节点：
redis-server redis-6379.conf
redis-server redis-6380.conf
redis-server redis-6381.conf
节点启动后，连接主节点查看主从状态是否正常，如下图所示：
2. 部署哨兵节点
哨兵节点本质上是特殊的Redis节点。
3个哨兵节点的配置几乎是完全一样的，主要区别在于端口号的不同(26379/26380/26381)，下面以26379节点为例介绍节点的配置和启动方式；配置部分尽量简化，更多配置会在后面介绍。
#sentinel-26379.conf
port 26379
daemonize yes
logfile "26379.log"
sentinel monitor mymaster 192.168.92.128 6379 2
其中，sentinel monitor mymaster 192.168.92.128 6379 2 配置的含义是：该哨兵节点监控192.168.92.128:6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关：至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移。
哨兵节点的启动有两种方式，二者作用是完全相同的：
redis-sentinel sentinel-26379.conf
redis-server sentinel-26379.conf --sentinel
按照上述方式配置和启动之后，整个哨兵系统就启动完毕了。可以通过redis-cli连接哨兵节点进行验证，如下图所示：可以看出26379哨兵节点已经在监控mymaster主节点(即192.168.92.128:6379)，并发现了其2个从节点和另外2个哨兵节点。
此时如果查看哨兵节点的配置文件，会发现一些变化，以26379为例：
其中，dir只是显式声明了数据和日志所在的目录(在哨兵语境下只有日志)；known-slave和known-sentinel显示哨兵已经发现了从节点和其他哨兵；带有epoch的参数与配置纪元有关(配置纪元是一个从0开始的计数器，每进行一次领导者哨兵选举，都会+1；领导者哨兵选举是故障转移阶段的一个操作，在后文原理部分会介绍)。
3. 演示故障转移
哨兵的4个作用中，配置提供者和通知需要客户端的配合，本文将在下一章介绍客户端访问哨兵系统的方法时详细介绍。这一小节将演示当主节点发生故障时，哨兵的监控和自动故障转移功能。
(1)首先，使用kill命令杀掉主节点：
(2)如果此时立即在哨兵节点中使用info Sentinel命令查看，会发现主节点还没有切换过来，因为哨兵发现主节点故障并转移，需要一段时间。
(3)一段时间以后，再次在哨兵节点中执行info Sentinel查看，发现主节点已经切换成6380节点。
但是同时可以发现，哨兵节点认为新的主节点仍然有2个从节点，这是因为哨兵在将6380切换成主节点的同时，将6379节点置为其从节点；虽然6379从节点已经挂掉，但是由于哨兵并不会对从节点进行客观下线(其含义将在原理部分介绍)，因此认为该从节点一直存在。当6379节点重新启动后，会自动变成6380节点的从节点。下面验证一下。
(4)重启6379节点：可以看到6379节点成为了6380节点的从节点。
(5)在故障转移阶段，哨兵和主从节点的配置文件都会被改写。
对于主从节点，主要是slaveof配置的变化：新的主节点没有了slaveof配置，其从节点则slaveof新的主节点。
对于哨兵节点，除了主从节点信息的变化，纪元(epoch)也会变化，下图中可以看到纪元相关的参数都+1了。
4. 总结
哨兵系统的搭建过程，有几点需要注意：
(1)哨兵系统中的主从节点，与普通的主从节点并没有什么区别，故障发现和转移是由哨兵来控制和完成的。
(2)哨兵节点本质上是redis节点。
(3)每个哨兵节点，只需要配置监控主节点，便可以自动发现其他的哨兵节点和从节点。
(4)在哨兵节点启动和故障转移阶段，各个节点的配置文件会被重写(config rewrite)。
(5)本章的例子中，一个哨兵只监控了一个主节点；实际上，一个哨兵可以监控多个主节点，通过配置多条sentinel monitor即可实现。
三、客户端访问哨兵系统
上一小节演示了哨兵的两大作用：监控和自动故障转移，本小节则结合客户端演示哨兵的另外两个作用：配置提供者和通知。
1. 代码示例
在介绍客户端的原理之前，先以Java客户端Jedis为例，演示一下使用方法：下面代码可以连接我们刚刚搭建的哨兵系统，并进行各种读写操作(代码中只演示如何连接哨兵，异常处理、资源关闭等未考虑)。
public static void testSentinel() throws Exception {
String masterName = "mymaster";
Set sentinels = new HashSet<>();
sentinels.add("192.168.92.128:26379");
sentinels.add("192.168.92.128:26380");
sentinels.add("192.168.92.128:26381");
JedisSentinelPool pool = new JedisSentinelPool(masterName, sentinels); //初始化过程做了很多工作
Jedis jedis = pool.getResource();
jedis.set("key1