Redis持久化
1. 为什么要持久化
- Redis是内存数据库，宕机后数据会消失
- Redis重启后快速恢复数据，要提供持久化机制
- Redis持久化是为了快速的恢复数据而不是为了存储数据
- Redis有两种持久化方式：RDB和AOF
- 注意：Redis持久化不保证数据的完整性
- 当Redis用作DB时，DB数据要完整，所以一定要有一个完整的数据源（文件、mysql）
- 在系统启动时，从这个完整的数据源中将数据load到Redis中
- 适合数据量较小，不易改变，比如：字典库（xml、Table）
通过info命令可以查看关于持久化的信息
# Persistenceloading:rdb_changes_since_last_save:rdb_bgsave_in_progress:rdb_last_save_time:rdb_last_bgsave_status:okrdb_last_bgsave_time_sec:-rdb_current_bgsave_time_sec:-rdb_last_cow_size:aof_enabled:aof_rewrite_in_progress:aof_rewrite_scheduled:aof_last_rewrite_time_sec:-aof_current_rewrite_time_sec:-aof_last_bgrewrite_status:okaof_last_write_status:okaof_last_cow_size:aof_current_size:aof_base_size:aof_pending_rewrite:aof_buffer_length:aof_rewrite_buffer_length:aof_pending_bio_fsync:aof_delayed_fsync:
2. RDB
RDB（Redis DataBase），是redis默认的存储方式，RDB方式是通过 快照 （snapshotting）完成的。
触发快照的方式
在redis.conf中配置：save 多少秒内 数据变了多少
save "" # 不使用RDB存储 不能主从save 900 1 # 表示 15 分钟（ 900 秒钟）内至少 1 个键被更改则进行快照。save 300 10 # 表示 5 分钟（ 300 秒）内至少 10 个键被更改则进行快照。save 60 10000 # 表示 1 分钟内至少 10000 个键被更改则进行快照。
漏斗设计 提供性能
命令显式触发
- Redis父进程首先判断：当前是否在执行save，或bgsave/bgrewriteaof（aof文件重写命令）的子进程，如果在执行则bgsave命令直接返回。
- 父进程执行 fork （调用OS函数复制主进程）操作创建子进程，这个复制过程中父进程是阻塞的，Redis不能执行来自客户端的任何命令。
- 父进程fork后，bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令。
- 子进程创建RDB文件，根据父进程内存快照生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换。（RDB始终完整）
- 子进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息。
- 父进程fork子进程后，继续工作。
RDB文件结构
- 头部 5 字节固定为“REDIS”字符串
- 4 字节“RDB”版本号（不是Redis版本号），当前为 9 ，填充后为 0009
- 辅助字段，以key-value的形式
- 存储数据库号码
- 字典大小
- 过期key
- 主要数据，以key-value的形式存储
- 结束标志
- 校验和，就是看文件是否损坏，或者是否被修改。
RDB的优缺点
优点
- RDB是二进制压缩文件，占用空间小，便于传输（传给slaver）
- 主进程fork子进程，可以最大化Redis性能，主进程不能太大，Redis的数据量不能太大，复制过程中主进程阻塞
缺点
-
3. AOF
AOF（append only file）是Redis的另一种持久化方式。Redis默认情况下是不开启的。
- 开启AOF持久化后Redis 将所有对数据库进行过 写入的命令（及其参数） （RESP）记录到 AOF 文件， 以此达到记录数据库状态的目的，这样当Redis重启后只要按顺序回放这些命令就会恢复到原始状态了。
-
AOF持久化实现
配置 redis.conf ```xml
可以通过修改redis.conf配置文件中的appendonly参数开启
appendonly yes
AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通过dir参数设置的。
dir ./
默认的文件名是appendonly.aof，可以通过appendfilename参数修改
appendfilename appendonly.aof
<a name="ffdbf5ce"></a>
### AOF原理
- AOF文件中存储的是redis的命令，同步命令到 AOF 文件的整个过程可以分为三个阶段：
- 命令传播：Redis 将执行完的命令、命令的参数、命令的参数个数等信息发送到 AOF 程序中。
- 缓存追加：AOF 程序根据接收到的命令数据，将命令转换为网络通讯协议的格式，然后将协议内容追加到服务器的 AOF 缓存中。
- 文件写入和保存：AOF 缓存中的内容被写入到 AOF 文件末尾，如果设定的 AOF 保存条件被满足的话， fsync 函数或者 fdatasync 函数会被调用，将写入的内容真正地保存到磁盘中。
<a name="54155e54"></a>
#### 命令传播
- 当一个 Redis 客户端需要执行命令时， 它通过网络连接， 将协议文本发送给 Redis 服务器。服务器在接到客户端的请求之后， 它会根据协议文本的内容， 选择适当的命令函数， 并将各个参数从字符串文本转换为 Redis 字符串对象（StringObject）。每当命令函数成功执行之后， 命令参数都会被传播到AOF 程序。
<a name="5fb4ebe8"></a>
#### 缓存追加
- 当命令被传播到 AOF 程序之后， 程序会根据命令以及命令的参数， 将命令从字符串对象转换回原来的协议文本。协议文本生成之后， 它会被追加到 redis.h/redisServer 结构的 aof_buf 末尾。
- redisServer 结构维持着 Redis 服务器的状态， aof_buf 域则保存着所有等待写入到 AOF 文件的协议文本（RESP）。
<a name="1b2fd6a3"></a>
#### 文件写入和保存
- 每当服务器常规任务函数被执行、 或者事件处理器被执行时， aof.c/flushAppendOnlyFile 函数都会被调用， 这个函数执行以下两个工作：
- WRITE：根据条件，将 aof_buf 中的缓存写入到 AOF 文件。
- SAVE：根据条件，调用 fsync 或 fdatasync 函数，将 AOF 文件保存到磁盘中。
<a name="50871ce4"></a>
#### AOF 保存模式
- Redis 目前支持三种 AOF 保存模式，它们分别是：
- AOF_FSYNC_NO ：不保存。
- AOF_FSYNC_EVERYSEC ：每一秒钟保存一次。（默认）
- AOF_FSYNC_ALWAYS ：每执行一个命令保存一次。（不推荐）
**不保存**
- 在这种模式下， 每次调用 flushAppendOnlyFile 函数， WRITE 都会被执行， 但 SAVE 会被略过。
- 在这种模式下， SAVE 只会在以下任意一种情况中被执行：
- Redis 被关闭
- AOF 功能被关闭
- 系统的写缓存被刷新（可能是缓存已经被写满，或者定期保存操作被执行）
- 这三种情况下的 SAVE 操作都会引起 Redis 主进程阻塞。
<a name="7f3efef5"></a>
##### 每一秒钟保存一次（推荐）
- 在这种模式中， SAVE 原则上每隔一秒钟就会执行一次， 因为 SAVE 操作是由后台子线程（fork）调用的， 所以它不会引起服务器主进程阻塞。
**每执行一个命令保存一次**
- 在这种模式下，每次执行完一个命令之后， WRITE 和 SAVE 都会被执行，但SAVE 是由 Redis 主进程执行的，所以在 SAVE 执行期间，主进程会被阻塞，不能接受命令请求。
- AOF 保存模式对性能和安全性的影响
- 对于三种 AOF 保存模式， 它们对服务器主进程的阻塞情况如下：
- 
<a name="e43d2b91"></a>
### AOF重写、触发方式、混合持久化
<a name="5288e40a"></a>
##### AOF记录数据的变化过程，越来越大，需要重写“瘦身”
- Redis可以在 AOF体积变得过大时，自动地在后台（Fork子进程）对 AOF进行重写。重写后的新 AOF文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。 所谓的“重写”其实是一个有歧义的词语， 实际上，AOF 重写并不需要对原有的 AOF 文件进行任何写入和读取， 它针对的是数据库中键的当前值进行记录并覆盖原来的记录。
- 举例如下：
- 没有优化的：
- set s1 11
- set s1 22
- set s1 33
- -------- -------- --------
- lpush list1 1 2 3
- lpush list1 4 5 6
- 优化后：
- set s1 33
- -------- -------- --------
- lpush list1 1 2 3 4 5 6
- 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（后台）子进程里执行， 这样处理的最大好处是：
1. 子进程进行 AOF 重写期间，主进程可以继续处理命令请求。
1. 子进程带有主进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免锁的情况下，保证数据的安全性。
- 不过， 使用子进程也有一个问题需要解决： 因为子进程在进行 AOF 重写期间， 主进程还需要继续处理命令， 而新的命令可能对现有的数据进行修改， 这会让当前数据库的数据和重写后的 AOF 文件中的数据不一致。
- 为了解决这个问题， Redis 增加了一个 AOF 重写缓存， 这个缓存在 fork 出子进程之后开始启用，Redis 主进程在接到新的写命令之后， 除了会将这个写命令的协议内容追加到现有的 AOF 文件之外，还会追加到这个缓存中。AOF缓存中的命令协议内容后续再追加到AOF文件中。
<a name="3618408b"></a>
##### 重写过程分析（整个重写操作是绝对安全的）：
- Redis 在创建新 AOF 文件的过程中，会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面，即使重写过程中发生停机，现有的 AOF 文件也不会丢失。 而一旦新 AOF 文件创建完毕，Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件，并开始对新 AOF 文件进行追加操作。
- 当子进程在执行 AOF 重写时， 主进程需要执行以下三个工作：
1. 处理命令请求。
1. 将写命令追加到现有的 AOF 文件中。
1. 将写命令追加到 AOF 重写缓存中。
- 这样一来可以保证：
1. 现有的 AOF 功能会继续执行，即使在 AOF 重写期间发生停机，也不会有任何数据丢失。 所有对数据库进行修改的命令都会被记录到 AOF 重写缓存中。 当子进程完成 AOF 重写之后， 它会向父进程发送一个完成信号， 父进程在接到完成信号之后， 会调用一个信号处理函数， 并完成以下工作：将 AOF 重写缓存中的内容全部写入到新 AOF 文件中。 对新的 AOF 文件进行改名， 覆盖 原有的 AOF 文件。
1. Redis数据库里的+AOF重写过程中的命令------->新的AOF文件---->覆盖老的
- 当步骤 i执行完毕之后， 现有 AOF 文件、新 AOF 文件和数据库三者的状态就完全一致了。
- 当步骤 ii 执行完毕之后， 程序就完成了新旧两个 AOF 文件的交替。
- 这个信号处理函数执行完毕之后， 主进程就可以继续像往常一样接受命令请求了。 在整个 AOF 后台重写过程中， 只有最后的写入缓存和改名操作会造成主进程阻塞， 在其他时候， AOF 后台重写都不会对主进程造成阻塞， 这将 AOF 重写对性能造成的影响降到了最低。
- 以上就是 AOF 后台重写， 也即是 BGREWRITEAOF 命令(AOF重写)的工作原理。
<br />**触发方式**<br />**1 、配置触发**
- 在redis.conf中配置
```xml
# 表示当前aof文件大小超过上一次aof文件大小的百分之多少的时候会进行重写。如果之前没有重写过，以
启动时aof文件大小为准
auto-aof-rewrite-percentage 100
# 限制允许重写最小aof文件大小，也就是文件大小小于64mb的时候，不需要进行优化
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
2 、执行bgrewriteaof命令
127 .0.0.1:6379> bgrewriteaof
Background append only file rewriting started
混合持久化
- RDB和AOF各有优缺点，Redis 4.0 开始支持 rdb 和 aof 的混合持久化。如果把混合持久化打开，aofrewrite 的时候就直接把 rdb 的内容写到 aof 文件开头。
- RDB的头+AOF的身体——>appendonly.aof
开启混合持久化
aof-use-rdb-preamble yes
我们可以看到该AOF文件是rdb文件的头和aof格式的内容，在加载时，首先会识别AOF文件是否以REDIS字符串开头，如果是就按RDB格式加载，加载完RDB后继续按AOF格式加载剩余部分。
AOF文件的载入与数据还原
- 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：
- 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
- 从AOF文件中分析并读取出一条写命令
- 使用伪客户端执行被读出的写命令
- 一直执行步骤 b 和步骤 c ，直到AOF文件中的所有写命令都被处理完毕为止 当完成以上步骤之后，AOF文件所保存的数据库状态就会被完整地还原出来，整个过程如下图所示：
4. RDB与AOF对比
- RDB存某个时刻的数据快照，采用二进制压缩存储，AOF存操作命令，采用文本存储(混合)
- RDB性能高、AOF性能较低
- RDB在配置触发状态会丢失最后一次快照以后更改的所有数据，AOF设置为每秒保存一次，则最多丢 2 秒的数据
- Redis以主服务器模式运行，RDB不会保存过期键值对数据，Redis以从服务器模式运行，RDB会保存过期键值对，当主服务器向从服务器同步时，再清空过期键值对。
- AOF写入文件时，对过期的key会追加一条del命令，当执行AOF重写时，会忽略过期key和del命令。
5. 应用场景
- 若作为内存数据库 ——> 可开启rdb+aof，数据不容易丢
- 若有原始数据源 ——> 每次启动时都从原始数据源中初始化 ，则不用开启持久化 （数据量较小）
若作为缓存服务器 ——> 一般情况可开启rdb，性能高（
- 注：若数据量很大，在fork子进程时，性能会突然下降
在数据还原时
- 有rdb+aof 则还原aof，因为RDB会造成文件的丢失，AOF相对数据要完整。
- 只有rdb，则还原rdb
拉勾的配置策略
- 追求高性能：
- 字典库：不驱逐——>保证数据完整性
- 不开持久化：RDB和AOF都不开，redis宕机直接从数据源恢复
—————————————————手动华丽分割线——————————————————-
- 若用作DB，则不能主从，数据量小可以
- 若用作缓存
- 较高性能：开rdb
- Redis数据量存储过大，性能突然下降——>是因为fork时间过长，阻塞主进程，则只开启AOF
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
