redis持久化方式 —— RDB&AOF

文章目录

  • RDB持久化
    • 1. RDB文件的创建与载入
      • 创建：
      • 载入：
    • 2. 自动间隔性保存
  • AOF持久化
    • 1. AOF持久化实现
      • 1.1命令追加
      • 1.2AOF文件的写入与同步
        • 文件写入和同步
    • 2. AOF数据载入与还原
    • 3.AOF重写
      • 3.1重写的实现
      • 3.2后台重写
  • RDB和AOF如何选择

因为Redis是内存数据库，它将自己的数据库状态储存在内存里 面，所以如果不想办法将储存在内存中的数据库状态保存到磁盘里面， 那么一旦服务器进程退出，服务器中的数据库状态也会消失不见。
为了解决这个问题，Redis提供了RDB持久化功能，这个功能可以 将Redis在内存中的数据库状态保存到磁盘里面，避免数据意外丢失。
RDB持久化既可以手动执行，也可以根据服务器配置选项定期执行，该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中。

RDB持久化

持久化数据

1. RDB文件的创建与载入

创建：

有两个Redis命令可以用于生成RDB文件，一个是SAVE，另一个是 BGSAVE。

SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止， 在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求；

和SAVE命令直接阻塞服务器进程的做法不同，BGSAVE命令会派 生出一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程（父进 程）继续处理命令请求；

执行SAVE和BGSAVE期间，不能够再次执行这两个命令

载入：

和使用SAVE命令或者BGSAVE命令创建RDB文件不同，RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，所以Redis并没有专门用于 载入RDB文件的命令，只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存 在，它就会自动载入RDB文件。

另外值得一提的是，因为AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高，所以：

  • 如果服务器开启了AOF持久化功能，那么服务器会优先使用AOF 文件来还原数据库状态。
  • 只有在AOF持久化功能处于关闭状态时，服务器才会使用RDB文 件来还原数据库状态。

服务器在载入RDB文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成为止。

2. 自动间隔性保存

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行，所以 Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器每隔一段时间 自动执行一次BGSAVE命令。

用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令。
例子

AOF持久化

持久化运行的命令

AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

1. AOF持久化实现

AOF持久化功能的实现可以分为命令追加（append）、文件写入、 文件同步（sync）三个步骤。

1.1命令追加

当AOF持久化功能处于打开状态时，服务器在执行完一个写命令之 后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾。

1.2AOF文件的写入与同步

Redis的服务器进程就是一个事件循环（loop），这个循环中的文件事件负责接收客户端的命令请求，以及向客户端发送命令回复，而时间 事件则负责执行像serverCron函数这样需要定时运行的函数。

因为服务器在处理文件事件时可能会执行写命令，使得一些内容被追加到aof_buf缓冲区里面，所以在服务器每次结束一个事件循环之前， 它都会调用flushAppendOnlyFile函数，考虑是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和保存到AOF文件里面。

flushAppendOnlyFile函数的行为由服务器配置的appendfsync选项的值来决定，各个不同值产生的行为如表所示。

默认为everysec

appendfsync选项值 flushAppendOnlyFile函数的行为
always 将aof_buf缓冲区中的所有内容写入并同步到AOF文件
everysec 将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，如果上次同步AOF文件的时间距离现在超过1秒，那么再次对AOF文件同步，并且这个同步操作是有一个专门的线程执行的
no 将aof_buf缓冲区所有内容写入到AOF文件，但并不对AOF文件同步，何时同步由操作系统决定
文件写入和同步

为了提高文件的写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数，将一些数据写入到文件的时候，操作系统通常会将写入数据暂时保存在一个内存缓冲区里面，等到缓冲区的空间被填满、或者超过了指定的时限之后，才真正地将缓冲区中的数据写入到磁盘里面。

这种做法虽然提高了效率，但也为写入数据带来了安全问题，因为如果计算机发生停机，那么保存在内存缓冲区里面的写入数据将会丢失。

为此，系统提供了fsync和fdatasync两个同步函数，它们可以强制让操作系统立即将缓冲区中的数据写入到硬盘里面，从而确保写入数据的安全性。

2. AOF数据载入与还原

因为AOF文件里面包含了重建数据库状态所需的所有写命令，所以服务器只要读入并重新执行一遍AOF文件里面保存的写命令，就可以还原服务器关闭之前的数据库状态。

Redis读取AOF文件并还原数据库状态的详细步骤如下

1）创建一个不带网络连接的伪客户端（fake client）：因为Redis的 命令只能在客户端上下文中执行，而载入AOF文件时所使用的命令直接来源于AOF文件而不是网络连接，所以服务器使用了一个没有网络连接的伪客户端来执行AOF文件保存的写命令，伪客户端执行命令的效果和 带网络连接的客户端执行命令的效果完全一样。

2）从AOF文件中分析并读取出一条写命令。

3）使用伪客户端执行被读出的写命令。

4）一直执行步骤2和步骤3，直到AOF文件中的所有写命令都被处理完毕为止。

3.AOF重写

主要目的是缩减AOF文件体积，对存储的命令进行优化。

因为AOF持久化是通过保存被执行的写命令来记录数据库状态的， 所以随着服务器运行时间的流逝，AOF文件中的内容会越来越多，文件的体积也会越来越大，如果不加以控制的话，体积过大的AOF文件很可 能对Redis服务器、甚至整个宿主计算机造成影响，并且AOF文件的体积越大，使用AOF文件来进行数据还原所需的时间就越多。

3.1重写的实现

虽然Redis将生成新AOF文件替换旧AOF文件的功能命名为“AOF文件重写”，但实际上，AOF文件重写并不需要对现有的AOF文件进行任何读取、分析或者写入操作，这个功能是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的。

如何操作的？
示例
其他有序集合、字典也是类似的。

基本上就是通过分析生成当前数据状态的命令操作。

注意：
在实际中，为了避免在执行命令时造成客户端输入缓冲区溢出，重写程序在处理列表、哈希表、集合、有序集合这四种可能会带有多个元素的键时，会先检查键所包含的元素数量，如果元素的数量超过了 redis.h/REDIS_AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD常量的值，那么重写程序将使用多条命令来记录键的值，而不单单使用一条命令。
也就是对一个大的集合进行拆分

3.2后台重写

Redis不希望AOF重写造成服务器无法处理请求，所以Redis决定将AOF重写程序放到子进程里执行，这样做可以同时达到两个目的：

  • 子进程进行AOF重写期间，服务器进程（父进程）可以继续处理命令请求。
  • 子进程带有服务器进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免使用锁的情况下，保证数据的安全性。

可能发生的问题，新的操作改变了重写期间的数据怎么办？

解决：引入缓冲区

当Redis服务器执行完一个写命令之后，它会同时将这个写命令发送给AOF缓冲区和 AOF重写缓冲区。

这也就是说，在子进程执行AOF重写期间，服务器进程需要执行以下三个工作：

1）执行客户端发来的命令。

2）将执行后的写命令追加到AOF缓冲区。

3）将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区。

RDB和AOF如何选择

通常来说，应该同时使用两种持久化方案，以保证数据安全。

用RDB来做不同程度的冷备，在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候，还可以使用RDB来进行快速的数据恢复；

  • 如果数据不敏感，且可以从其他地方重新生成，可以关闭持久化。
  • 如果数据比较重要，且能够承受几分钟的数据丢失，比如缓存等，只需要使用RDB即可。
  • 如果是用做内存数据，要使用Redis的持久化，建议是RDB和AOF都开启。
  • 如果只用AOF，优先使用everysec的配置选择，因为它在可靠性和性能之间取了一个平衡。

当RDB与AOF两种方式都开启时，Redis会优先使用AOF恢复数据，因为AOF保存的文件比RDB文件更完整。