面试题：Redis Sentinel 网络波动下从服务器信息实时性保障策略

Question

当 Redis Sentinel 所处网络环境出现短暂波动时，可能会影响从服务器信息获取的实时性。请详细说明 Sentinel 在这种情况下维持从服务器信息实时更新的策略和内部处理流程，并且分析可能存在的局限性。

Answer 1

维持从服务器信息实时更新的策略和内部处理流程

1. 定期检测：
   • Sentinel 会定期（默认每 10 秒）向主服务器发送 INFO 命令。主服务器在 INFO 回复中包含了其所有从服务器的信息，Sentinel 通过解析这些信息来获取从服务器列表及相关状态，如从服务器的 IP、端口、连接状态等。
   • 同时，Sentinel 也会定期（默认每 2 秒）与主从服务器进行 PUBLISH/SUBSCRIBE 机制的交互。通过订阅 sentinel:hello 频道，Sentinel 可以从其他 Sentinel 节点获取最新的主从服务器信息，这种机制有助于快速传播主从服务器状态的变化，即使在网络短暂波动时也能尽量保持信息同步。
2. 故障检测：
   • Sentinel 会以一定频率（默认每 1 秒）向所有已知的主从服务器以及其他 Sentinel 节点发送 PING 命令，用于检测节点的可达性。如果某个从服务器在一定时间（可配置，如 down-after-milliseconds）内没有响应 PING 命令，Sentinel 会将其标记为“主观下线（SDOWN）”。
   • 当多个 Sentinel 节点都认为某个从服务器主观下线时，通过 Sentinel 之间的互相通信（如 Gossip 协议），如果达到一定数量（quorum）的 Sentinel 节点都认同，该从服务器会被标记为“客观下线（ODOWN）”。此时，Sentinel 会尝试重新获取该从服务器的最新信息，如在故障恢复阶段，通过与其他正常的从服务器或主服务器交互来更新关于故障从服务器的状态信息，以保证整体从服务器信息的准确性。
3. 故障转移处理：
   • 如果主服务器发生故障被标记为客观下线，Sentinel 会进行故障转移。在这个过程中，Sentinel 会从可用的从服务器中挑选一个晋升为主服务器。在挑选过程中，Sentinel 会综合考虑从服务器的多个因素，如复制偏移量、优先级等。这个决策过程依赖于 Sentinel 对从服务器信息的实时掌握。
   • 在新主服务器选举完成后，Sentinel 会重新配置其他从服务器，使其开始复制新的主服务器。这个过程需要 Sentinel 及时更新每个从服务器关于新主服务器的连接信息等，确保整个 Redis 集群的正常运行，同时也更新自身维护的从服务器信息，以保持实时性。

可能存在的局限性

1. 短暂网络波动影响信息同步延迟：
   • 尽管 Sentinel 有定期检测和信息传播机制，但在网络短暂波动期间，可能会出现 INFO 命令、PING 命令以及 PUBLISH/SUBSCRIBE 交互的延迟。例如，Sentinel 发送的 INFO 命令可能由于网络延迟而不能及时收到主服务器的回复，导致从服务器信息更新不及时。这可能使得 Sentinel 在一段时间内依据旧的从服务器信息做出决策，影响整个 Redis 集群的运行效率，如在故障转移时可能因为信息滞后而选择了并非最优的从服务器晋升为主服务器。
2. 检测机制的误判：
   • 由于网络波动，PING 命令可能会出现短暂超时，导致 Sentinel 将从服务器误判为“主观下线”。虽然多个 Sentinel 节点通过 quorum 机制减少误判为“客观下线”的可能性，但在网络波动较大时，可能仍然会出现不必要的故障检测和故障转移操作。这不仅浪费系统资源，还可能导致数据复制暂时中断，影响数据的一致性和可用性。
3. 信息一致性问题：
   • 在网络波动时，不同 Sentinel 节点之间通过 Gossip 协议传播信息可能会出现不一致的情况。例如，某个 Sentinel 节点在网络波动期间获取了从服务器的部分更新信息，但由于网络问题未能及时完整地传播给其他 Sentinel 节点。这可能导致不同 Sentinel 节点对从服务器信息的认知存在差异，在进行决策（如故障转移）时可能产生冲突，影响整个 Redis 集群的稳定性。
4. 故障恢复延迟：
   • 当从服务器在网络波动期间发生故障时，Sentinel 的故障检测和故障转移机制可能会因为网络问题而延迟。例如，由于网络延迟，Sentinel 之间的通信受阻，无法及时达成关于从服务器客观下线的共识，从而延迟了故障转移的开始时间。这使得从服务器的故障不能及时得到处理，可能导致整个 Redis 集群在较长时间内处于部分不可用状态，影响业务的正常运行。