keepalived+redis 高可用redis主从解决方案

目前，Redis还没有一个类似于MySQL Proxy或Oracle RAC的官方HA方案。
#Redis 2.8版开始正式提供名为Sentinel的主从切换方案(后面附上，未测试)

因此，如何在出现故障时自动转移是一个需要解决的问题。

通过对网上一些资料的搜索，有建议采用HAProxy或Keepalived来实现的，事实上如果是做Failover而非负载均衡的话，Keepalived的效率肯定是超过HAProxy的，所以我决定采用Keepalived的方案。

环境介绍：
Master: 192.168.0.100
Slave: 192.168.0.101
Virtural IP Address (VIP): 192.168.0.200

设计思路：

当 Master 与 Slave 均运作正常时, Master负责服务，Slave负责Standby；
当 Master 挂掉，Slave 正常时, Slave接管服务，同时关闭主从复制功能；
当 Master 恢复正常，则从Slave同步数据，同步数据之后关闭主从复制功能，恢复Master身份，于此同时Slave等待Master同步数据完成之后，恢复Slave身份。
然后依次循环。

需要注意的是，这样做需要在Master与Slave上都开启本地化策略，否则在互相自动切换的过程中，未开启本地化的一方会将另一方的数据清空，造成数据完全丢失。

下面，是具体的实施步骤：

在Master和Slave上安装Keepalived

keepalived的具体安装请参考《keepalived安装与配置》

默认安装完成keepalived有默认的配置文件，因此我们重写覆盖它：

首先，在Master上创建如下配置文件：

$ vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
   router_id redis100
}
vrrp_script chk_redis 
{ 
     script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh 127.0.0.1 6379" 
     interval 2 
     timeout 2
     fall 3
}
vrrp_instance redis {
     state MASTER # master set to SLAVE also
     interface eth0  
     virtual_router_id 50 
     priority  150       
     nopreempt # no seize,must add
     advert_int 1
authentication {   #all node must same
         auth_type PASS
         auth_pass 1111
    }
 
    virtual_ipaddress {  
192.168.0.200/24
    }
    track_script { 
         chk_redis 
    } 
     notify_master "/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh 127.0.0.1 192.168.0.101 6379"
     notify_backup "/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh 127.0.0.1 192.168.0.101 6379"
     notify_fault /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh 
     notify_stop /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh 
}

然后，在Slave上创建如下配置文件：

! Configuration File for keepalived
global_defs {
   router_id redis101
}
vrrp_script chk_redis 
{ 
     script "/etc/keepalived/scripts/redis_check.sh 127.0.0.1 6379" 
     interval 2
     timeout 2
     fall 3
}
vrrp_instance redis {
    state BACKUP   
    interface eth0   
    virtual_router_id 50  
    priority  100       
    advert_int 1
authentication {   #all node must same
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
 
    virtual_ipaddress { 
    192.168.0.200/24
    }
    track_script { 
         chk_redis 
    } 
    notify_master "/etc/keepalived/scripts/redis_master.sh 127.0.0.1 192.168.0.100 6379"
    notify_backup "/etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh 127.0.0.1 192.168.0.100 6379"
    notify_fault /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh 
    notify_stop /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh 
}

在Master和Slave上创建监控Redis的脚本

$ mkdir /etc/keepalived/scripts
$ vim /etc/keepalived/scripts/redis_check.sh
#!/bin/bash 
ALIVE=`/usr/redis/redis-cli -h $1 -p $2 PING` 
LOGFILE="/var/log/keepalived-redis-check.log" 
echo "[CHECK]" >> $LOGFILE
date >> $LOGFILE
if [ $ALIVE == "PONG" ]; then :
   echo "Success: redis-cli -h $1 -p $2 PING $ALIVE" >> $LOGFILE 2>&1
    exit 0 
else 
    echo "Failed:redis-cli -h $1 -p $2 PING $ALIVE " >> $LOGFILE 2>&1
    exit 1 
fi

编写以下负责运作的关键脚本：

notify_master /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh
notify_backup /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh
notify_fault /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh
notify_stop /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh

因为Keepalived在转换状态时会依照状态来呼叫：
当进入Master状态时会呼叫notify_master
当进入Backup状态时会呼叫notify_backup
当发现异常情况时进入Fault状态呼叫notify_fault
当Keepalived程序终止时则呼叫notify_stop

首先，在Redis Master上创建notity_master与notify_backup脚本：
$ vim /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh

#!/bin/bash 
REDISCLI="/usr/redis/redis-cli -h $1 -p $3" 
LOGFILE="/var/log/keepalived-redis-state.log" 
echo "[master]" >> $LOGFILE 
date >> $LOGFILE 
echo "Being master...." >> $LOGFILE 2>&1  
echo "Run MASTER cmd ..." >> $LOGFILE 2>&1
$REDISCLI SLAVEOF $2 $3 >> $LOGFILE  
sleep 10 #delay 10 s wait data async cancel sync
echo "Run SLAVEOF NO ONE cmd ..." >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1

$ sudo vim /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh

#!/bin/bash 
REDISCLI="/usr/redis/redis-cli" 
LOGFILE="/var/log/keepalived-redis-state.log" 
echo "[backup]" >> $LOGFILE 
date >> $LOGFILE 
echo "Run SLAVEOF cmd ..." >> $LOGFILE 
$REDISCLI SLAVEOF $2 $3 >> $LOGFILE 2>&1 
# echo "Being slave...." >> $LOGFILE 2>&1 
sleep 15 #delay 15 s wait data sync exchange role

接着，在Redis Slave上创建notity_master与notify_backup脚本：

$ vim /etc/keepalived/scripts/redis_master.sh

#!/bin/bash 
REDISCLI="/usr/redis/redis-cli -h $1 -p $3" 
LOGFILE="/var/log/keepalived-redis-state.log" 
echo "[master]" >> $LOGFILE 
date >> $LOGFILE 
echo "Being master...." >> $LOGFILE 2>&1 
echo "Run SLAVEOF cmd ... " >> $LOGFILE 
$REDISCLI SLAVEOF $2 $3 >> $LOGFILE  2>&1
#echo "SLAVEOF $2 cmd can't excute ... " >> $LOGFILE 
sleep 10 ##delay 15 s wait data sync exchange role
echo "Run SLAVEOF NO ONE cmd ..." >> $LOGFILE
$REDISCLI SLAVEOF NO ONE >> $LOGFILE 2>&1

$ vim /etc/keepalived/scripts/redis_backup.sh

#!/bin/bash 
REDISCLI="/usr/redis/redis-cli" 
LOGFILE="/var/log/keepalived-redis-state.log" 
echo "[BACKUP]" >> $LOGFILE 
date >> $LOGFILE 
echo "Being slave...." >> $LOGFILE 2>&1 
echo "Run SLAVEOF cmd ..." >> $LOGFILE 2>&1
$REDISCLI SLAVEOF $2 $3 >> $LOGFILE  
sleep 100 #delay 10 s wait data async cancel sync 
exit(0)

然后在Master与Slave创建如下相同的脚本：

$ vim /etc/keepalived/scripts/redis_fault.sh

#!/bin/bash 
LOGFILE=/var/log/keepalived-redis-state.log 
echo "[fault]" >> $LOGFILE
date >> $LOGFILE

$ sudo vim /etc/keepalived/scripts/redis_stop.sh

#!/bin/bash 
LOGFILE=/var/log/keepalived-redis-state.log 
echo "[stop]" >> $LOGFILE 
date >> $LOGFILE

给脚本都加上可执行权限：

（这点很重要,最开始由于这不没做，运行后一直报错 "VRRP_Instance(Redis) Now in FAULT state"）

$ sudo chmod +x /etc/keepalived/scripts/*.sh

脚本创建完成以后，我们开始按照如下流程进行测试：
1.启动Master上的Redis
$ /etc/init.d/redis start

2.启动Slave上的Redis
$ /etc/init.d/redis start

3.启动Master上的Keepalived
$ /etc/init.d/keepalived start

4.启动Slave上的Keepalived
$ /etc/init.d/keepalived start


5.尝试通过VIP连接Redis:
$ redis-cli -h 10.6.1.200 INFO

连接成功，Slave也连接上来了。
role:master
slave0:10.6.1.144,6379,online

6.尝试插入一些数据：
$ redis-cli -h 10.6.1.200 SET Hello Redis
OK

从VIP读取数据
$ redis-cli -h 10.6.1.200 GET Hello
"Redis"

从Master读取数据
$ redis-cli -h 10.6.1.143 GET Hello
"Redis"

从Slave读取数据
$ redis-cli -h 10.6.1.144 GET Hello
"Redis"


下面，模拟故障产生：
将Master上的Redis停了
$ service redis_6379 stop

查看Master上的Keepalived日志
$ tailf /var/log/keepalived-redis-state.log
[fault]
Thu Sep 27 08:29:01 CST 2012

同时Slave上的日志显示：
$ tailf /var/log/keepalived-redis-state.log
[master]
Fri Sep 28 14:14:09 CST 2012
Being master....
Run SLAVEOF cmd ...
OK
Run SLAVEOF NO ONE cmd ...
OK

然后我们可以发现，Slave已经接管服务，并且担任Master的角色了。
$ redis-cli -h 192.168.0.200 INFO

role:master

然后我们恢复Master的Redis进程
$ service redis_6379 start

查看Master上的Keepalived日志
$ tailf /var/log/keepalived-redis-state.log
[master]
Thu Sep 27 08:31:33 CST 2012
Being master....
Run SLAVEOF cmd ...
OK
Run SLAVEOF NO ONE cmd ...
OK

同时Slave上的日志显示：
$ tailf /var/log/keepalived-redis-state.log
[backup]
Fri Sep 28 14:16:37 CST 2012
Being slave....
Run SLAVEOF cmd ...
OK

可以发现目前的Master已经再次恢复了Master的角色，故障切换以及自动恢复都成功了。

主从用到的脚本及keepalived.conf 可以从这下载 http://download.csdn.net/detail/huwei2003/8252221

注意事项：主从的redis都要开启本地备份

附：

Redis Sentinel的主从切换方案

Redis 2.8版开始正式提供名为Sentinel的主从切换方案，Sentinel用于管理多个Redis服务器实例，主要负责三个方面的任务：

    1. 监控（Monitoring）： Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。
    2. 提醒（Notification）： 当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。
    3. 自动故障迁移（Automatic failover）： 当一个主服务器不能正常工作时， Sentinel 会开始一次自动故障迁移操作， 它会将失效主服务器的其中一个从服务器升级为新的主服务器， 并让失效主服务器的其他从服务器改为复制新的主服务器； 当客户端试图连接失效的主服务器时， 集群也会向客户端返回新主服务器的地址， 使得集群可以使用新主服务器代替失效服务器。

Redis Sentinel 是一个分布式系统， 你可以在一个架构中运行多个 Sentinel 进程（progress）， 这些进程使用流言协议（gossip protocols)来接收关于主服务器是否下线的信息， 并使用投票协议（agreement protocols）来决定是否执行自动故障迁移， 以及选择哪个从服务器作为新的主服务器。

启动Sentinel

使用--sentinel参数启动，并必须指定一个对应的配置文件，系统会使用配置文件来保存 Sentinel 的当前状态， 并在 Sentinel 重启时通过载入配置文件来进行状态还原。

    redis-server /path/to/sentinel.conf --sentinel

使用TCP端口26379，可以使用redis-cli或其他任何客户端与其通讯。

如果启动 Sentinel 时没有指定相应的配置文件， 或者指定的配置文件不可写（not writable）， 那么 Sentinel 会拒绝启动。

配置Sentinel

以下是一段配置文件的示例：

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000
sentinel failover-timeout mymaster 180000
sentinel parallel-syncs mymaster 1

sentinel monitor resque 192.168.1.3 6380 4
sentinel down-after-milliseconds resque 10000
sentinel failover-timeout resque 180000
sentinel parallel-syncs resque 5

    第一行配置指示 Sentinel 去监视一个名为 mymaster 的主服务器， 这个主服务器的 IP 地址为 127.0.0.1 ， 端口号为 6379 ， 而将这个主服务器判断为失效至少需要 2 个 Sentinel 同意 （只要同意 Sentinel 的数量不达标，自动故障迁移就不会执行）。
    不过需要注意的是，无论你设置要多少个 Sentinel 同意才能判断一个服务器失效，一个 Sentinel 都需要获得系统中多数（majority） Sentinel 的支持，才能发起一次自动故障迁移，并预留一个给定的配置纪元 （Configuration Epoch ，一个配置纪元就是一个新主服务器配置的版本号）。也就是说，如果只有少数（minority）Sentinel 进程正常运作的情况下，是不能执行自动故障迁移的。

    down-after-milliseconds 选项指定了 Sentinel 认为服务器已经断线所需的毫秒数（判定为主观下线SDOWN）。
    parallel-syncs 选项指定了在执行故障转移时， 最多可以有多少个从服务器同时对新的主服务器进行同步， 这个数字越小， 完成故障转移所需的时间就越长，但越大就意味着越多的从服务器因为复制而不可用。可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个从服务器处于不能处理命令请求的状态。

主观下线和客观下线

    1. 主观下线（Subjectively Down， 简称 SDOWN）指的是单个 Sentinel 实例对服务器做出的下线判断。
    2. 客观下线（Objectively Down， 简称 ODOWN）指的是多个 Sentinel 实例在对同一个服务器做出 SDOWN 判断， 并且通过 SENTINEL is-master-down-by-addr 命令互相交流之后， 得出的服务器下线判断。

客观下线条件只适用于主服务器： 对于任何其他类型的 Redis 实例， Sentinel 在将它们判断为下线前不需要进行协商， 所以从服务器或者其他 Sentinel 永远不会达到客观下线条件。
只要一个 Sentinel 发现某个主服务器进入了客观下线状态， 这个 Sentinel 就可能会被其他 Sentinel 推选出， 并对失效的主服务器执行自动故障迁移操作。

每个Sentinel实例都执行的定时任务

    1. 每个 Sentinel 以每秒钟一次的频率向它所知的主服务器、从服务器以及其他 Sentinel 实例发送一个 PING 命令。
    2. 如果一个实例（instance）距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值， 那么这个实例会被 Sentinel 标记为主观下线。 一个有效回复可以是： +PONG 、 -LOADING 或者 -MASTERDOWN 。
    3. 如果一个主服务器被标记为主观下线， 那么正在监视这个主服务器的所有 Sentinel 要以每秒一次的频率确认主服务器的确进入了主观下线状态。
    4. 如果一个主服务器被标记为主观下线， 并且有足够数量的 Sentinel （至少要达到配置文件指定的数量）在指定的时间范围内同意这一判断， 那么这个主服务器被标记为客观下线。
    5. 在一般情况下， 每个 Sentinel 会以每 10 秒一次的频率向它已知的所有主服务器和从服务器发送 INFO 命令。 当一个主服务器被 Sentinel 标记为客观下线时， Sentinel 向下线主服务器的所有从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。
    6. 当没有足够数量的 Sentinel 同意主服务器已经下线， 主服务器的客观下线状态就会被移除。 当主服务器重新向 Sentinel 的 PING 命令返回有效回复时， 主服务器的主管下线状态就会被移除。

Sentinel API

有两种方式可以与Sentinel进行通讯：指令、发布与订阅。

    Sentinel命令

       PING ：返回 PONG 。
       SENTINEL masters ：列出所有被监视的主服务器，以及这些主服务器的当前状态；
       SENTINEL slaves <master name> ：列出给定主服务器的所有从服务器，以及这些从服务器的当前状态；
       SENTINEL get-master-addr-by-name <master name> ： 返回给定名字的主服务器的 IP 地址和端口号。 如果这个主服务器正在执行故障转移操作， 或者针对这个主服务器的故障转移操作已经完成， 那么这个                     命令返回新的主服务器的 IP 地址和端口号；
       SENTINEL reset <pattern> ： 重置所有名字和给定模式 pattern 相匹配的主服务器。 pattern 参数是一个 Glob 风格的模式。 重置操作清楚主服务器目前的所有状态， 包括正在执行中的故障转移， 并移除目前已经发现和关联的， 主服务器的所有从服务器和 Sentinel ；
       SENTINEL failover <master name> ： 当主服务器失效时， 在不询问其他 Sentinel 意见的情况下， 强制开始一次自动故障迁移。

客户端可以通过SENTINEL get-master-addr-by-name <master name>获取当前的主服务器IP地址和端口号，以及SENTINEL slaves <master name>获取所有的Slaves信息

    发布与订阅信息

    客户端可以将 Sentinel 看作是一个只提供了订阅功能的 Redis 服务器： 你不可以使用 PUBLISH 命令向这个服务器发送信息， 但你可以用 SUBSCRIBE 命令或者 PSUBSCRIBE 命令， 通过订阅给定的频道来获取相应的事件提醒。
   一个频道能够接收和这个频道的名字相同的事件。 比如说， 名为 +sdown 的频道就可以接收所有实例进入主观下线（SDOWN）状态的事件。
   通过执行 PSUBSCRIBE * 命令可以接收所有事件信息。

        +switch-master <master name> <oldip> <oldport> <newip> <newport> ：配置变更，主服务器的 IP 和地址已经改变。 这是绝大多数外部用户都关心的信息。

    可以看出，我们使用Sentinel命令和发布订阅两种机制就能很好的实现和客户端的集成整合：
    使用get-master-addr-by-name和slaves指令可以获取当前的Master和Slaves的地址和信息；而当发生故障转移时，即Master发生切换，可以通过订阅的+switch-master事件获得最新的Master信息。

    *PS:更多Sentinel的可订阅事件参见官方文档。

sentinel.conf中的notification-script

    在sentinel.conf中可以配置多个sentinel notification-script <master name> <shell script-path>, 如sentinel notification-script mymaster ./check.sh

    这个是在群集failover时会触发执行指定的脚本。脚本的执行结果若为1，即稍后重试（最大重试次数为10）；若为2，则执行结束。并且脚本最大执行时间为60秒，超时会被终止执行。

    PS：目前会存在该脚本被执行多次的问题，查找资料有人解释是：
        脚本分为两个级别， SENTINEL_LEADER 和 SENTINEL_OBSERVER ，前者仅由领头 Sentinel 执行（一个 Sentinel），而后者由监视同一个 master 的所有 Sentinel 执行（多个 Sentinel）。