面试题：缓存设计之高级难度：哨兵机制的故障转移实现

Question

描述Redis哨兵机制是如何实现故障转移的，在故障转移过程中哨兵节点需要完成哪些关键步骤，以及如何确保在故障转移后新的主节点能够正常工作，同时对业务的影响最小化。

Answer 1

Redis哨兵机制故障转移实现过程

1. 监控：哨兵节点会定期向主节点和从节点发送PING命令，检查它们是否在线。
2. 主观下线：如果某个哨兵节点在一定时间内（可配置）没有收到某个节点的有效回复，就会将该节点标记为“主观下线”，即认为该节点可能出现故障。
3. 客观下线：当多数哨兵节点（超过配置的quorum数量）都认为主节点主观下线时，会将主节点标记为“客观下线”，确认主节点已发生故障。

故障转移过程中哨兵节点关键步骤

1. 选举：当主节点被标记为客观下线后，哨兵节点之间会进行选举，选出一个哨兵节点来执行故障转移操作。选举过程使用Raft算法，通过投票选出领导者哨兵。
2. 选择新主节点：领导者哨兵从当前的从节点中选择一个作为新的主节点。选择依据包括：从节点的优先级（可配置）、复制偏移量（复制越完整越优先）、运行ID（越小越优先）。
3. 故障转移：领导者哨兵向新选的从节点发送SLAVEOF NO ONE命令，将其提升为新的主节点。然后向其他从节点发送SLAVEOF <new_master_ip> <new_master_port>命令，让它们成为新主节点的从节点。同时，更新自己配置文件中关于主节点的信息，并通过发布/订阅机制通知其他哨兵节点更新配置。

确保新主节点正常工作且对业务影响最小化的方法

1. 快速检测：通过合理配置哨兵节点的监控和下线判定时间，尽可能快速地发现主节点故障，减少业务无主节点可用的时间。
2. 数据一致性：选择复制偏移量最大的从节点作为新主节点，保证新主节点的数据尽可能完整，减少数据丢失。
3. 通知应用：在故障转移完成后，通过配置变更通知机制（如发布/订阅、动态配置更新等），尽快通知业务应用新主节点的地址和端口，让应用能够快速切换连接，减少业务中断时间。
4. 配置持久化：确保哨兵节点和Redis节点的配置持久化，以便在重启后能快速恢复到故障转移后的状态，避免重复故障转移操作对业务造成额外影响。