Redis持久化錦囊在手，再也不會(huì)擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失了

大家好，我是小羽。

Redis 的讀寫都是在內(nèi)存中進(jìn)行的，所以它的性能高。而當(dāng)我們的服務(wù)器斷開(kāi)或者重啟的時(shí)候，數(shù)據(jù)就會(huì)消失，那么我們?cè)撛趺唇鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢？

其實(shí) Redis 已經(jīng)為我們提供了一種持久化的機(jī)制，分別是 RDB 和 AOF 兩種方式，接下來(lái)跟著我一起看看這兩個(gè)錦囊都是怎么保證數(shù)據(jù)的持久化的。

持久化

由于 Redis 是基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫(kù)，所以當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障的時(shí)候，我們的數(shù)據(jù)就得不到安全保障。

這個(gè)時(shí)候就需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到磁盤中，當(dāng)我們服務(wù)器重啟時(shí)，便可以通過(guò)磁盤來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程就叫做 Redis 持久化。

RDB

簡(jiǎn)介

RDB全稱Redis Database Backup file（Redis數(shù)據(jù)備份文件），也可以稱為Redis數(shù)據(jù)快照。

• RDB 文件是一個(gè)經(jīng)過(guò)壓縮的二進(jìn)制文件（默認(rèn)：dump.rdb）；

• RDB 文件保存在硬盤里；

• 通過(guò)保存數(shù)據(jù)庫(kù)中的鍵值對(duì)來(lái)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)。

創(chuàng)建

當(dāng) Redis 持久化時(shí)，程序會(huì)將當(dāng)前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)保存到磁盤中。

創(chuàng)建 RDB 文件主要有兩個(gè) Redis 命令：SAVE 和 BGSAVE。

SAVE

同步操作，執(zhí)行命令時(shí)，會(huì)阻塞 Redis 服務(wù)器進(jìn)程，拒絕客戶端發(fā)送的命令請(qǐng)求。

代碼示例：

def SAVE():
    # 創(chuàng)建 RDB 文件
    rdbSave()

圖示：

BGSAVE

異步操作，執(zhí)行命令時(shí)，子進(jìn)程執(zhí)行保存工作，服務(wù)器還可以繼續(xù)讓主線程處理客戶端發(fā)送的命令請(qǐng)求。

代碼示例：

def BGSAVE():
    # 創(chuàng)建子進(jìn)程
    pid = fork()

    if pid == 0:
        # 子進(jìn)程負(fù)責(zé)創(chuàng)建 RDB 文件
        rdbSave()
        # 完成之后向父進(jìn)程發(fā)送信號(hào)
        signal_parent()
    elif pid > 0:
        # 父進(jìn)程繼續(xù)處理命令請(qǐng)求，并通過(guò)輪訓(xùn)等待子進(jìn)程的信號(hào)
        handle_request_and_wait_signal()
    else:
        handle_fork_error()

圖示：

載入

載入工作在服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。

服務(wù)器在載入 RDB 文件期間，會(huì)一直處于阻塞狀態(tài)，直到載入工作完成為止。

主要設(shè)置

Redis 允許用戶通過(guò)設(shè)置服務(wù)器配置的 save 選項(xiàng)，讓服務(wù)器每隔一段時(shí)間自動(dòng)執(zhí)行一次 BGSAVE 命令。

設(shè)置保存條件

提供配置如下：

save 900 1
save 300 10

在這種情況下，只要滿足以下條件中的一個(gè)，BGSAVE 命令就會(huì)被執(zhí)行：

• 服務(wù)器在 900 秒之內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了至少 1 次修改了；

• 服務(wù)器在 300 秒之內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了至少 10 次修改。

saveparams

服務(wù)器程序會(huì)根據(jù) save 選項(xiàng)所設(shè)置的保存條件，設(shè)置服務(wù)器狀態(tài) redisServer 結(jié)構(gòu)的 saveparams 屬性。

• saveparams 屬性是一個(gè)數(shù)組；

• 數(shù)組中的每一個(gè)元素都是一個(gè) saveparam 結(jié)構(gòu)；

• 每個(gè) saveparam 結(jié)構(gòu)都保存了一個(gè) save 選項(xiàng)設(shè)置的保存條件。

struct saveparam {
    // 秒數(shù)
    time_t seconds;
    // 修改數(shù)
    int changes;
}

dirty

dirty 計(jì)數(shù)器記錄距離上一次成功執(zhí)行 SAVE 命令或 BGSAVE 命令之后，服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)進(jìn)行了多少次修改（包括寫入、刪除、更新等操作）。

lastsave

是一個(gè) UNINX 時(shí)間戳，記錄了服務(wù)器上一次成功執(zhí)行 SAVE 命令或者 BGSAVE 命令的時(shí)間。

檢查保存條件是否滿足

服務(wù)器周期性操作函數(shù) serverCron （該函數(shù)對(duì)正在運(yùn)行的服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)）默認(rèn)每隔 100 毫秒就會(huì)執(zhí)行一次，其中一項(xiàng)工作就是檢查 save 選項(xiàng)所設(shè)置的保存條件是否已經(jīng)滿足，滿足的話就執(zhí)行 BGSAVE 命令。

代碼示例：

def serverCron():
    # ....
    # 遍歷所有保存條件
    for saveparam in server.saveparams:
        # 計(jì)算距離上次執(zhí)行保存操作有多少秒
        save_interval = unixtime_now() - server.lastsave

        # 如果數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)的修改次數(shù)超過(guò)條件所設(shè)置的次數(shù)
        # 如果距離上次保存的時(shí)間超過(guò)條件所設(shè)置的時(shí)間
        if server.dirty >= saveparam.changes and save_interval > saveparam.seconds:
            BGSAVE()

默認(rèn)配置

RDB 文件默認(rèn)的配置如下：

################################ SNAPSHOTTING  ################################
#
# Save the DB on disk:
#在給定的秒數(shù)和給定的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的寫操作數(shù)下，自動(dòng)持久化操作。
#   save <seconds> <changes>
# 
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

#bgsave發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)是否停止寫入，一般為yes
stop-writes-on-bgsave-error yes

#持久化時(shí)是否使用LZF壓縮字符串對(duì)象?
rdbcompression yes

#是否對(duì)rdb文件進(jìn)行校驗(yàn)和檢驗(yàn)，通常為yes
rdbchecksum yes

# RDB持久化文件名
dbfilename dump.rdb

#持久化文件存儲(chǔ)目錄
dir ./

AOF

簡(jiǎn)介

AOF全稱為 Append Only File（追加日志文件）。日志是寫后日志，Redis 是先執(zhí)行命令，把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，然后才記錄日志。

• 通過(guò)保存 Redis 服務(wù)器所執(zhí)行的寫命令來(lái)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)；

• 寫入 AOF 文件的所有命令都是以 Redis 的命令請(qǐng)求協(xié)議格式保存的。

實(shí)現(xiàn)

AOF 持久化流程實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)以下流程來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

命令追加

若 AOF 持久化功能處于打開(kāi)狀態(tài)，服務(wù)器在執(zhí)行完一個(gè)命令后，會(huì)以協(xié)議格式將被執(zhí)行的寫命令追加到服務(wù)器狀態(tài)的 aof_buf 緩沖區(qū)的末尾。

文件同步

服務(wù)器每次結(jié)束一個(gè)事件循環(huán)之前，都會(huì)調(diào)用 flushAppendOnlyFile 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)會(huì)考慮是否需要將 aof_buf 緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫入和保存到 AOF 文件里。

flushAppendOnlyFile 函數(shù)執(zhí)行以下流程：

• WRITE：根據(jù)條件，將 aof_buf 中的緩存寫入到 AOF 文件；

• SAVE：根據(jù)條件，調(diào)用 fsync 或 fdatasync 函數(shù)，將 AOF 文件保存到磁盤中。

這個(gè)函數(shù)是由服務(wù)器配置的 appendfsync 的三個(gè)值：always、everysec、no 來(lái)影響的，也被稱為三種策略。

Always

每條命令都會(huì) fsync 到硬盤中，這樣 redis 的寫入數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失。

everysec

每秒都會(huì)刷新緩沖區(qū)到硬盤中(默認(rèn)值)。

no

根據(jù)當(dāng)前操作系統(tǒng)的規(guī)則決定什么時(shí)候刷新到硬盤中，不需要我們來(lái)考慮。

數(shù)據(jù)加載

1. 創(chuàng)建一個(gè)不帶網(wǎng)絡(luò)連接的偽客戶端；

2. 從 AOF 文件中分析并讀取出一條寫命令；

3. 使用偽客戶端執(zhí)行被讀出的寫命令；

4. 一直執(zhí)行步驟 2 和 3，直到 AOF 文件中的所有寫命令都被處理完畢為止。

文件重寫

為何需要文件重寫：

• 為了解決 AOF 文件體積膨脹的問(wèn)題；

• 通過(guò)重寫創(chuàng)建一個(gè)新的 AOF 文件來(lái)替代現(xiàn)有的 AOF 文件，新的 AOF 文件不會(huì)包含任何浪費(fèi)空間的冗余命令。

實(shí)現(xiàn)

文件重寫的實(shí)現(xiàn)原理：

• 不需要對(duì)現(xiàn)有的 AOF 文件進(jìn)行任何操作；

• 從數(shù)據(jù)庫(kù)中直接讀取鍵現(xiàn)在的值；

• 用一條命令記錄鍵值對(duì)，從而代替之前記錄這個(gè)鍵值對(duì)的多條命令。

后臺(tái)重寫

為不阻塞父進(jìn)程，Redis 將 AOF 重寫程序放到子進(jìn)程里執(zhí)行。

在子進(jìn)程執(zhí)行 AOF 重寫期間，服務(wù)器進(jìn)程需要執(zhí)行三個(gè)流程：

1. 執(zhí)行客戶端發(fā)來(lái)的命令；

2. 將執(zhí)行后的寫命令追加到 AOF 緩沖區(qū)；

3. 將執(zhí)行后的寫命令追加到 AOF 重寫緩沖區(qū)。

默認(rèn)配置

AOF 文件默認(rèn)的配置如下：

############################## APPEND ONLY MODE ###############################

#開(kāi)啟AOF持久化方式
appendonly no

#AOF持久化文件名
appendfilename "appendonly.aof"
#每秒把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)fsync到磁盤
appendfsync everysec
# appendfsync no
#是否在執(zhí)行重寫時(shí)不同步數(shù)據(jù)到AOF文件
no-appendfsync-on-rewrite no

# 觸發(fā)AOF文件執(zhí)行重寫的增長(zhǎng)率
auto-aof-rewrite-percentage 100
#觸發(fā)AOF文件執(zhí)行重寫的最小size
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

#redis在恢復(fù)時(shí)，會(huì)忽略最后一條可能存在問(wèn)題的指令
aof-load-truncated yes

#是否打開(kāi)混合開(kāi)關(guān)
aof-use-rdb-preamble yes

總結(jié)

通過(guò)以上的簡(jiǎn)介，想必大家都對(duì) Redis 持久化有了大致的了解，那么這兩種方式，我們?cè)撊绾芜x擇呢？

• 對(duì)于大中型的應(yīng)用，我們既想保證數(shù)據(jù)完整性又想保證高效率，就應(yīng)該結(jié)合使用 RDB 和 AOF 兩種方式；

• 如果只是需要保證數(shù)據(jù)的完整性，保護(hù)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，那么優(yōu)先使用 AOF 方式；

• 如果是處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)恢復(fù)，追求更高更快的效率的話，優(yōu)先使用 RDB 方式。

也可以參照下圖進(jìn)行選擇：

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