Redis支持RDB和AOF两种持久化机制, 持久化功能有效地避免因进程退出造成的数据丢失问题, 当下次重启时利用之前持久化的文件即可实现数据恢复。 理解掌握持久化机制对于Redis运维非常重要
RBD
RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到硬盘的过程, 触发RDB持久化过程分为手动触发和自动触发
手动触发分别对应save和bgsave命令:
·save命令: 阻塞当前Redis服务器, 直到RDB过程完成为止, 对于内存比较大的实例会造成长时间阻塞, 线上环境不建议使用。
·bgsave命令: Redis进程执行fork操作创建子进程, RDB持久化过程由子进程负责, 完成后自动结束。 阻塞只发生在fork阶段, 一般时间很短。
显然bgsave命令是针对save阻塞问题做的优化。 因此Redis内部所有的涉及RDB的操作都采用bgsave的方式, 而save命令已经废弃。
1) 执行bgsave命令, Redis父进程判断当前是否存在正在执行的子进程, 如RDB/AOF子进程, 如果存在bgsave命令直接返回。
2) 父进程执行fork操作创建子进程, fork操作过程中父进程会阻塞, 通过info stats命令查看latest_fork_usec选项, 可以获取最近一个fork操作的耗时, 单位为微秒。
3) 父进程fork完成后, bgsave命令返回“Background saving started”信息并不再阻塞父进程, 可以继续响应其他命令。
4) 子进程创建RDB文件, 根据父进程内存生成临时快照文件, 完成后对原有文件进行原子替换。 执行lastsave命令可以获取最后一次生成RDB的时间, 对应info统计的rdb_last_save_time选项。
5) 进程发送信号给父进程表示完成, 父进程更新统计信息, 具体见info Persistence下的rdb_*相关选项

除了执行命令手动触发之外, Redis内部还存在自动触发RDB的持久化机制, 例如以下场景:
1) 使用save相关配置, 如“save m n”。 表示m秒内数据集存在n次修改时, 自动触发bgsave
2) 如果从节点执行全量复制操作, 主节点自动执行bgsave生成RDB文件并发送给从节点, 更多细节见后续文章的复制原理。
3) 执行debug reload命令重新加载Redis时, 也会自动触发save操作。
4) 默认情况下执行shutdown命令时, 如果没有开启AOF持久化功能则自动执行bgsave

RDB的优缺点
RDB的优点:
·RDB是一个紧凑压缩的二进制文件, 代表Redis在某个时间点上的数据快照。 非常适用于备份, 全量复制等场景。 比如每6小时执行bgsave备份,并把RDB文件拷贝到远程机器或者文件系统中(如hdfs) , 用于灾难恢复。
·Redis加载RDB恢复数据远远快于AOF的方式。
RDB的缺点:
·RDB方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。 因为bgsave每次运行都要执行fork操作创建子进程, 属于重量级操作, 频繁执行成本过高。
·RDB文件使用特定二进制格式保存, Redis版本演进过程中有多个格式的RDB版本, 存在老版本Redis服务无法兼容新版RDB格式的问题。

针对RDB不适合实时持久化的问题, Redis提供了AOF持久化方式来解决。

AOF

AOF(append only file) 持久化: 以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中的命令达到恢复数据的目的。 AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性, 目前已经是Redis持久化的主流方式。 理解掌握好AOF持久化机制对我们兼顾数据安全性和性能非常有帮助

开启AOF功能需要设置配置: appendonly yes, 默认不开启。 AOF文件名通过appendfilename配置设置, 默认文件名是appendonly.aof。 保存路径同RDB持久化方式一致, 通过dir配置指定。 AOF的工作流程操作: 命令写入(append) 、 文件同步(sync) 、 文件重写(rewrite) 、 重启加载
(load)。

流程如下:

1) 所有的写入命令会追加到aof_buf(缓冲区) 中。
2) AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作。
3) 随着AOF文件越来越大, 需要定期对AOF文件进行重写, 达到压缩的目的。
4) 当Redis服务器重启时, 可以加载AOF文件进行数据恢复。

了解AOF工作流程之后, 下面针对每个步骤做详细介绍。

命令写入
AOF命令写入的内容直接是文本协议格式。 例如set hello world这条命令, 在AOF缓冲区会追加如下文本:
*3\r\n$3\r\nset\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n
1) AOF为什么直接采用文本协议格式? 可能的理由如下:
·文本协议具有很好的兼容性。
·开启AOF后, 所有写入命令都包含追加操作, 直接采用协议格式, 避免了二次处理开销。
·文本协议具有可读性, 方便直接修改和处理。
2) AOF为什么把命令追加到aof_buf中? Redis使用单线程响应命令, 如果每次写AOF文件命令都直接追加到硬盘, 那么性能完全取决于当前硬盘负载。 先写入缓冲区aof_buf中, 还有另一个好处, Redis可以提供多种缓冲区同步硬盘的策略, 在性能和安全性方面做出平衡。

AOF文件同步
Redis提供了多种AOF缓冲区同步文件策略, 由参数appendfsync控制

1)always 配置为always时, 每次写入都要同步AOF文件, 在一般的SATA硬盘上, Redis只能支持大约几百TPS写入, 显然跟Redis高性能特性背道而驰,不建议配置。
2)no 配置为no, 由于操作系统每次同步AOF文件的周期不可控, 而且会加大每次同步硬盘的数据量, 虽然提升了性能, 但数据安全性无法保证。
3)配置为everysec, 是建议的同步策略, 也是默认配置, 做到兼顾性能和数据安全性。 理论上只有在系统突然宕机的情况下丢失1秒的数据。

AOF重写机制
随着命令不断写入AOF, 文件会越来越大, 为了解决这个问题, Redis引入AOF重写机制压缩文件体积。 AOF文件重写是把Redis进程内的数据转化为写命令同步到新AOF文件的过程
重写后的AOF文件为什么可以变小? 有如下原因
1) 进程内已经超时的数据不再写入文件。
2) 旧的AOF文件含有无效命令, 如del key1、 hdel key2、 srem keys、 seta111、 set a222等。 重写使用进程内数据直接生成, 这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令。
3) 多条写命令可以合并为一个, 如: lpush list a、 lpush list b、 lpush list c可以转化为: lpush list a b c。 为了防止单条命令过大造成客户端缓冲区溢出, 对于list、 set、 hash、 zset等类型操作, 以64个元素为界拆分为多条。
AOF重写降低了文件占用空间, 除此之外, 另一个目的是: 更小的AOF文件可以更快地被Redis加载。

AOF重写过程可以手动触发和自动触发。

·手动触发: 直接调用bgrewriteaof命令。
·自动触发: 根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数确定自动触发时机。

·auto-aof-rewrite-min-size: 表示运行AOF重写时文件最小体积, 默认为64MB。
·auto-aof-rewrite-percentage: 代表当前AOF文件空间(aof_current_size) 和上一次重写后AOF文件空间(aof_base_size) 的比值。

自动触发时机=aof_current_size>auto-aof-rewrite-minsize&&(aof_current_size-aof_base_size) /aof_base_size>=auto-aof-rewritepercentage
当前aof文件大小大于最小aof重写文件体积,并且(当前aof大小-上次重写后aof的大小)/上次重写后aof文件的大小 这个值大于auto-aof-rewrite-percentage。

其中aof_current_size和aof_base_size可以在info Persistence统计信息中查看。

流程说明:

redis increment时间_redis increment时间

1) 执行AOF重写请求。
如果当前进程正在执行AOF重写, 请求不执行并返回ERR Background append only file rewriting already in progress。
如果当前进程正在执行bgsave操作, 重写命令延迟到bgsave完成之后再执行, 返回如下响应
Background append only file rewriting scheduled。
2) 父进程执行fork创建子进程, 开销等同于bgsave过程。
3.1) 主进程fork操作完成后, 继续响应其他命令。 所有修改命令依然写入AOF缓冲区并根据appendfsync策略同步到硬盘, 保证原有AOF机制正确性
3.2) 由于fork操作运用写时复制技术, 子进程只能共享fork操作时的内存数据。 由于父进程依然响应命令, Redis使用“AOF重写缓冲区”保存这部分新数据, 防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据。
4) 子进程根据内存快照, 按照命令合并规则写入到新的AOF文件。 每次批量写入硬盘数据量由配置aof-rewrite-incremental-fsync控制, 默认为32MB, 防止单次刷盘数据过多造成硬盘阻塞。
5.1) 新AOF文件写入完成后, 子进程发送信号给父进程, 父进程更新统计信息, 具体见info persistence下的aof_*相关统计。
5.2) 父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件。
5.3) 使用新AOF文件替换老文件, 完成AOF重写。

redis重启加载

AOF和RDB文件都可以用于服务器重启时的数据恢复。 如图所示,表示Redis持久化文件加载流程。

redis increment时间_redis increment时间_02

流程说明:
1) AOF持久化开启且存在AOF文件时, 优先加载AOF文件。
2) AOF关闭或者AOF文件不存在时, 加载RDB文件。
3) 加载AOF/RDB文件成功后, Redis启动成功。
4) AOF/RDB文件存在错误时, Redis启动失败并打印错误信息。
文件校验
加载损坏的AOF文件时会拒绝启动。