📚 课程目录第2章 Redis Sentinel架构原理

2. Redis Sentinel 架构原理：哨兵节点、主节点、从节点角色与选举机制

Redis Sentinel（哨兵）是 Redis 官方提供的高可用性解决方案。在模板引擎缓存场景中，Sentinel 负责监控主从集群的健康状态，并在主节点发生故障时自动完成故障转移，从而保证缓存层对模板渲染引擎的持续可用。理解 Sentinel 的架构原理，是掌握故障转移容错实践的基础。

2.1 核心角色与职责

一个标准的 Redis Sentinel 架构包含三类节点，每类节点承担不同的职责，共同构成高可用监控与故障恢复体系。

角色	数量	核心职责	模板引擎缓存中的意义
哨兵节点 (Sentinel)	≥ 3（奇数）	监控、通知、自动故障转移、配置提供	确保缓存写入/读取始终指向可用主节点
主节点 (Master)	1	处理读写请求、数据同步源	模板渲染结果写入主节点，保证数据一致性
从节点 (Replica)	≥ 1	复制主节点数据、提供读服务、故障时备升主	分担读压力，故障转移时成为新主节点

架构要点：生产环境中 Sentinel 节点必须部署为奇数（通常 3 或 5 个），这是为了在选举时能形成多数派（Quorum），避免“脑裂”导致同时出现两个主节点。

2.2 Sentinel 架构拓扑与通信流程

下图展示了 Sentinel 架构中三类节点的拓扑关系以及核心通信链路。哨兵节点之间通过 Gossip 协议交换对主从节点的认知，哨兵与主从节点之间通过定时任务（PING/INFO/PUBLISH）维持心跳与状态同步。

2.3 哨兵节点的核心工作流程

Sentinel 节点通过三个定时任务持续维护集群状态，这是故障转移决策的数据基础。

每 1 秒 PING 所有节点：检测主节点、从节点和其他 Sentinel 节点的存活状态。
每 2 秒 PUBLISH 自身信息：向 __sentinel__:hello 频道发布自身对主节点的认知，其他 Sentinel 通过订阅该频道发现彼此并交换信息。
每 10 秒 INFO 主从节点：获取主从节点的完整拓扑信息（复制偏移量、角色、从节点列表等），用于选举时判断数据最新性。

  模板引擎缓存关联：当模板渲染引擎写入缓存时，如果主节点故障，Sentinel 通过上述定时任务最快在 1 秒内感知到 PING 超时，随后启动故障转移流程，将缓存写入切换到新主节点，避免模板渲染因缓存写入失败而阻塞。

2.4 主观下线与客观下线

Sentinel 对节点的故障判定分为两个阶段，这是防止误判的关键机制。

状态	判定条件	触发方	后续动作
主观下线 (SDOWN)	单个 Sentinel 在 `down-after-milliseconds` 内 PING 无响应	单个 Sentinel 节点	标记节点为 SDOWN，并向其他 Sentinel 发送 `is-master-down-by-addr` 询问
客观下线 (ODOWN)	超过 `quorum` 数量的 Sentinel 认为主节点 SDOWN	多个 Sentinel 节点	触发故障转移选举流程

配置陷阱：quorum 值建议设置为 Sentinel 节点总数的一半加一（例如 3 个 Sentinel 时 quorum=2）。如果 quorum 设置过大（如等于节点总数），当网络抖动导致一个 Sentinel 失联时，将永远无法达成客观下线，故障转移无法触发。

2.5 领导者选举与故障转移流程

当主节点被判定为客观下线后，Sentinel 集群内部会先选举出一个领导者（Leader Sentinel），由该领导者负责执行故障转移操作。选举基于 Raft 算法 的简化实现。

2.5.1 领导者选举步骤

发起竞选：每个检测到 ODOWN 的 Sentinel 都会向其他 Sentinel 发送 is-master-down-by-addr 请求，附带自己的运行 ID 和当前纪元（Epoch）。
投票规则：每个 Sentinel 在每个纪元内只能投票给一个候选人。先到先得，且候选人必须满足：请求中的纪元 ≥ 当前已知的最大纪元。
胜出条件：获得超过半数（> N/2）Sentinel 投票的节点成为领导者。如果平局，则等待下一个纪元重新选举。

2.5.2 故障转移执行流程

领导者 Sentinel 获得授权后，按以下步骤执行故障转移：

2.6 模板引擎缓存中的角色切换感知

故障转移完成后，模板引擎缓存客户端（如 Jedis、Lettuce、Redisson）需要感知主节点地址的变化。Sentinel 提供了两种机制：

客户端直连 Sentinel：客户端通过 sentinel get-master-addr-by-name 命令获取当前主节点地址，并在每次操作前检查。适用于连接池较小的场景。
客户端订阅 + 回调：客户端订阅 +switch-master 频道，当 Sentinel 发布主节点切换事件时，客户端自动更新连接池中的主节点地址。这是模板引擎缓存场景的推荐方式，切换延迟通常在毫秒级。

最佳实践：在模板引擎缓存初始化时，配置 Sentinel 节点列表和主节点名称（master-name），并启用自动重连与主节点切换监听。这样当故障转移发生时，模板渲染线程无需重启，缓存写入即可无缝切换到新主节点。

2.7 本章小结

Redis Sentinel 通过哨兵节点、主节点、从节点三类角色的协同工作，实现了对 Redis 主从集群的自动故障转移。哨兵节点利用定时 PING、INFO 和 PUBLISH 机制维持集群视图，通过主观下线与客观下线的两级判定避免误判，再基于 Raft 算法选举领导者执行故障转移。在模板引擎缓存场景中，理解这一架构原理是配置高可用缓存层、保障模板渲染持续可用的前提。