一种基于Redis的双宿主系统的高可用方法

一种基于redis的双宿主系统的高可用方法
技术领域
1.本发明涉及数据通信技术领域，特别是涉及一种基于redis的双宿主系统的高可用方法。


背景技术：

2.redis数据库将所有数据存储在内存中，有很高的读写性能，支持rdb(快照方式)和aof(文件追加方式)，常被用作高性能缓存服务器使用。redis sentinel(哨兵)节点是一个独立的进程，通过sentinel节点可以提供高可用性。
3.在基础的sentinel节点模式下，包括：三个sentinel节点，一个master服务器，两个slave服务器，其中三个sentinel节点互相通信，且每个sentinel节点都监视一个master服务器和两个slave服务器，两个slave服务器从master服务器中同步数据，当master服务器意外宕机时，sentinel节点通过基于raft协议的投票选举算法，先从sentinel节点中选出一个成为leader，再由leader从两个slave服务器中选出一个升为master服务器，自动完成故障转移。在故障转移的过程中，redis服务是不可用的，可能会导致数据丢失的情况出现，且现有的sentinel节点选举leader的投票算法不能在两台物理机上实现，故无法自动实现故障转移，提供高可用性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种基于redis的双宿主系统的高可用方法。该新的redis服务模式，即双宿主模式，可在两台物理机上组建缓存高可用系统。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于redis的双宿主系统的高可用方法，包括客户端、基于redis模式的一台物理机a、一台物理机b；所述客户端、物理机a、物理机b三者之间两两相连通信，所述客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中，物理机b的slave服务器从物理机a的master服务器中读取并缓存该待写入数据更新后反馈给客户端；所述物理机a包括一个sentinel节点1、物理机b包括一个sentinel节点2，所述sentinel节点1和sentinel节点2分别监控物理机a和物理机b的工作状态，通过执行步骤w1至步骤w3对物理机a进行状态监控，并在物理机a发生故障时，判断物理机a的故障类型i或故障类型ii；
6.针对物理机a的故障类型i：暂时下线；物理机a的故障类型ii：物理机a已经下线；
7.之后针对物理机a的故障类型i，通过调用物理机b的缓冲服务器，将来自客户端的待写入数据写入物理机b的缓冲服务器,并实时监测物理机a,在其恢复时重新启用；
8.针对物理机a故障类型ii，通过调用物理机b的缓冲服务器和物理机b的slave服务器，并实时监测物理机a,在其恢复时重新启用；实现待写入数据与物理机b反馈给客户端数据的正确性；
9.步骤w1：物理机b通过sentinel节点2、物理机a通过sentinel节点1分别周期性地发送ping命令至物理机a的master服务器，并在预设第一时长周期内判断物理机a的
sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，是则执行步骤w3；否则，则执行步骤w2；
10.步骤w2：物理机b的sentinel节点2、物理机a的sentinel节点1分别在预设第二时长内判断物理机a的sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，是则判定物理机a的故障类型为i：物理机a暂时下线，同时根据收到反馈命令的sentinel节点，获得判断物理机a暂时下线的物理机；否则在预设第二时长周期内均未接收到正确pong命令、或接收到错误pong命令，即判定物理机a的故障类型为ii：物理机a已经下线，同时根据收到反馈命令的sentinel节点获得判断物理机a已经下线的物理机；
11.步骤w3:返回步骤w1。
12.进一步地，前述的针对物理机a的故障类型i，通过调用物理机b的缓冲服务器，将待写入数据写入物理机b,并实时监测物理机a,在其恢复时重新启用，包括如下步骤s1至步骤s7；
13.步骤s1：判断物理机a发生故障暂时下线的物理机通知客户端，将待写入的数据写入至物理机b的缓冲服务器中，物理机b的缓冲服务器缓存该待写入的数据，并更新保存为数据m；物理机b的slave读取物理机b的缓冲服务器的数据m,客户端自动识别并连接物理机b的slave服务器，并读取数据m；随后执行步骤s2；
14.步骤s2：基于sentinel节点1和sentinel节点2分别监控物理机a和物理机b的工作状态，并判断物理机a发生故障暂时下线是否恢复，是则根据sentinel节点的位置，获得判断物理机a恢复的物理机，进入步骤s3；否则执行步骤s7；
15.步骤s3：判断物理机a发生故障暂时下线恢复的物理机通知客户端物理机a暂时下线已恢复,命令客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中；随后进入步骤s4；
16.步骤s4:判断物理机a发生故障暂时下线恢复的物理机通知物理机b，将物理机b的缓冲服务器中数据m全部缓存至物理机a的master服务器中,随后执行步骤s5；
17.步骤s5:物理机b的缓冲服务器判断该数据m是否成功缓存至物理机a的master服务器中；是则进入步骤s6；否则进入步骤s4；
18.步骤s6:物理机b的缓冲服务器清空其缓存服务器中的数据m；
19.步骤s7:执行步骤s1。
20.进一步地，前述的针对故障类型ii，通过调用物理机b的缓冲服务器和物理机b的slave服务器，并实时监测物理机a,在其恢复时重新启用，包括如下步骤q1至步骤q9；
21.步骤q1：触发故障转移机制：判断物理机a发生故障已经下线的物理机命令客户端将待写入数据写入物理机b的缓冲服务器中，物理机b的缓冲服务器缓存该待写入的数据，更新并保存为数据n；并定义客户端将待写入数据写入物理机b的缓冲服务器的时间点为t0判断物理机a发生故障已经下线的物理机命令客户端将时间点t0之后的待写入数据写入物理机b的slave服务器中，随后进入步骤q2；
22.步骤q2:判断客户端在时间点t0之后是否将待写入数据写入物理机b的slave服务器中；是则故障转移机制完成，进入步骤q3；否则执行步骤q9；
23.步骤q3:基于sentinel节点1和sentinel节点2分别监控物理机a和物理机b的工作状态,判断物理机a发生故障已经下线的物理机通知物理机b将物理机b的缓冲服务器中数
据n全部缓存至物理机b的slave服务器中；随后进入步骤q4；
24.步骤q4:客户端读取物理机b的slave服务器中的数据，物理机b的缓冲服务器清空其缓存服务器中的数据n；随后进入步骤q5；
25.步骤q5:物理机a的sentinel节点1，物理机b的sentinel节点2分别判断物理机a发生故障已经下线是否恢复，是则进入步骤q6,同时获得判断物理机a已经下线恢复的物理机，否则进入步骤q8；
26.步骤q6:判断物理机a已经下线恢复的物理机通知客户端物理机a已经下线已恢复,命令客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中；并命令物理机a的master服务器读取并缓存物理机b的slave服务器中缓存的数据；随后进入步骤q7；
27.步骤q7:客户端从物理机a的master服务器中读取数据；
28.步骤q8:返回步骤q5；
29.步骤q9：返回步骤q2。
30.进一步地，前述的物理机a的缓冲服务器在收到sentinel节点1或sentinel节点2的命令后与物理机b的slave服务器相连；所述物理机a的缓冲服务器用于与物理机b的slave服务器传输数据，所述物理机b的缓冲服务器用于与物理机a的master服务器传输数据。
31.进一步地，前述的所述物理机a的sentinel节点1、物理机b的sentinel节点2均通过心跳检测机制监测所述物理机a、物理机b工作状态。
32.进一步地，前述的步骤w1中，物理机b通过sentinel节点2、物理机a通过sentinel节点1分别周期性地发送ping命令至物理机a的master服务器，并在0.5秒内判断物理机a的sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令。
33.进一步地，前述的步骤w2中，物理机b通过sentinel节点2、物理机a通过sentinel节点1分别在大于0.5秒的时间判断物理机a的sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令。
34.通过新增添的双宿主模式，在出现断电、网络中断、服务器磁盘损坏、服务器故障，用户会访问不了，导致页面刷不出数据的青情况下，实现了在两台物理机上的故障转移，其中的缓冲服务器在redis服务不可用的情况下，起到临时保存数据的作用，能自动在短时间内恢复服务，避免了数据的丢失，提高了系统服务的可用性。基于redis提供的高可用服务，尤其是对微型企业来说，从至少三台物理机减少到两台，节约了运营成本。
附图说明
35.图1是系统工作流程图；
36.图2是本发明双宿主模式下的系统架构示意图。
具体实施方式
37.为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
38.在本发明中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明性实施例。本发明的实施例不局限于附图所述。应当理解，本发明通过上面介绍的多种构思和实施例，
以及下面详细描述的构思和实施方式中的任意一种来实现，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
39.本技术实例可通过对redis数据库源码进行修改实现，使之能够在两台物理主机的情况下，提供redis的高可用服务。
40.如图2所示，铁路售票系统作为客户端，物理机a和物理机b提供redis的高可用服务。redis里存储的数据是k1102这趟车各个站的名字、各个站点的到时和发时，余票信息等，这些数据用户访问会比较频繁，redis性能很高，非常适合缓存这些访问频繁的数据。客户端、物理机a、物理机b三者之间两两相连通信，客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中，物理机b的slave服务器从物理机a的master服务器中读取并缓存该待写入数据更新后反馈给客户端；物理机a包括一个sentinel节点1、物理机b包括一个sentinel节点2。物理机a的sentinel节点1、物理机b的sentinel节点2均使用心跳检测机制监测所述物理机a、物理机b工作状态。
41.如图1所示，步骤w1：物理机b通过sentinel节点2、物理机a通过sentinel节点1分别周期性地发送ping命令至物理机a的master服务器，并在0.5秒内判断物理机a的sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，是则继续执行该周期性的监测指令。
42.如果物理机b通过sentinel节点2、物理机a通过sentinel节点1未能在0.5秒内收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，则物理机b的sentinel节点2、物理机a的sentinel节点1分别在1秒内长内判断物理机a的sentinel节点1或物理机b的sentinel节点2是否接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，是则判定物理机a的故障类型为i：物理机a暂时下线，同时根据收到反馈命令的sentinel节点，获得判断物理机a暂时下线的物理机；如果超过1秒未接收到来自物理机a的master服务器反馈该ping命令对应的正确pong命令，或者接收到错误pong命令，即判定物理机a的故障类型为ii：物理机a已经下线，同时根据收到反馈命令的sentinel节点获得判断物理机a已经下线的物理机。
43.针对故障类型i：当sentinel节点2判定master服务器暂时下线时，sentinel节点2通知客户端将待写入数据写入物理机b的缓冲服务器中，物理机b的缓冲服务器缓存代写入数据，并更新保存。sentinel节点1和sentinel节点2分别监控物理机a和物理机b的工作状态，并判断物理机a发生故障暂时下线是否恢复，是则根据sentinel节点的位置，获得判断物理机a恢复的物理机，该物理机通知客户端物理机a暂时下线已恢复,命令客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中，并且通知物理机b，将物理机b的缓冲服务器中数据全部缓存至物理机a的master服务器中数据同步完成后，物理机b的缓冲服务器清空。
44.针对故障类型ii：触发故障转移机制：判断物理机a发生故障已经下线的物理机向客户端订阅的频道发布switch-master的消息，告知客户端redis服务正在进行物理机a的master和物理机b的slave服务器的切换，客户端根据ip地址和端口号将待写入数据写入物理机b的缓冲服务器中，物理机b的缓冲服务器缓存该待写入的数据，更新并保存为数据n；并定义客户端将待写入数据写入物理机b的缓冲服务器的时间点为t0判断物理机a发生故障已经下线的物理机命令客户端将时间点t0之后的待写入数据写入物理机b的slave服务
器中。
45.判断客户端在时间点t0之后是否将待写入数据写入物理机b的slave服务器中；是则故障转移机制完成,判断物理机a发生故障已经下线的物理机通知物理机b将物理机b的缓冲服务器中数据n全部缓存至物理机b的slave服务器中；客户端读取物理机b的slave服务器中的数据，物理机b的缓冲服务器清空其缓存服务器中的数据n；判断客户端在时间点t0之后是否将待写入数据写入物理机b的slave服务器中；是则故障转移机制完成，否则继续执行判断故障转移是否完成的指令；如果故障转移完成，那么基于sentinel节点1和sentinel节点2分别监控物理机a和物理机b的工作状态,判断物理机a发生故障已经下线的物理机通知物理机b将物理机b的缓冲服务器中数据n全部缓存至物理机b的slave服务器中；随后客户端读取物理机b的slave服务器中的数据，物理机b的缓冲服务器清空其缓存服务器中的数据n；随后，物理机a的sentinel节点1，物理机b的sentinel节点2分别判断物理机a发生故障已经下线是否恢复，如果故障已下线恢复，判断物理机a已经下线恢复的物理机通知客户端物理机a已经下线已恢复,命令客户端将待写入数据写入物理机a的master服务器中；并命令物理机a的master服务器读取并缓存物理机b的slave服务器中缓存的数据；之后客户端即可从物理机a的master服务器中读取数据；如果故障下线没有恢复，那么就继续执行判断故障下线是否恢复的指令。
46.当客户端写入缓存数据时，如果物理机a突然宕机，物理机b将自身的ip地址和要写入的端口号发送给客户端，客户端根据ip地址和端口号将缓存数据写入物理机b中，物理机b中的slave服务器自动更新成为逻辑上的master服务器，期间通过缓冲服务器依然保持整个系统的服务可用状态，客户端自动识别并连接master服务器，实现服务高可用。
47.缓冲服务器拥有发布与订阅功能(pub/sub)，通过将信息发送给频道(channel)来实现与其他redis进程通信。在缓冲服务器初始化时，sentinel节点通过master服务器和slave服务器上的__sentinel__:hello频道使用info命令获得缓冲服务器的身份信息，包括ip地址、端口号和运行id(runid)，来更新网络拓扑结构。
48.缓冲服务器拥有自己的tcp端口号，使用socket与master服务器和salve服务器建立联系，传输缓存数据，并且使用aof文件形式实现缓存数据持久化。
49.通过新增添的双宿主模式，在出现断电、网络中断、服务器磁盘损坏、服务器故障，用户会访问不了，导致页面刷不出数据的青情况下，实现了在两台物理机上的故障转移，其中的缓冲服务器在redis服务不可用的情况下，起到临时保存数据的作用，能自动在短时间内恢复服务，避免了数据的丢失，提高了系统服务的可用性。基于redis提供的高可用服务，尤其是对微型企业来说，从至少三台物理机减少到两台，节约了运营成本。
50.虽然本发明已以较佳实施例阐述如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。