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【redis】redis 持久化

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redis 持久化

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

1. RDB

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

1.1 触发机制

  1. 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

  2. 自动触发

    • 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。
    • 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6.3节介绍的复制原理。
    • 执行debug reload命令重新加载Redis时， 也会自动触发save操作。
    • 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。

1.2 流程分析

  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
  5. 进程发送信号给父进程表示完成， 父进程更新统计信息

1.3 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。

2. AOF

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。

appendonly yes 开启AOF功能

2.1 流程分析

  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

2.2 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

有三个选项：

  • always：每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync ，非常慢，也非常安全。
  • everysec(每秒 fsync 一次)：命令写入aof_buf后调用操作系统write操作，write完成后线程返回，fsync同步文件操作由专门线程每秒调用一次。足够快（和使用 RDB 持久化差不多），并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。
  • no (从不 fsync) ：将数据交给操作系统来处理。更快，也更不安全的选择。

2.3 重写机制

重写后文件变小：

  • 进程内已经超时的数据不再写入文件。
  • 旧的AOF文件含有无效命令， 如del key1、 hdel key2、 srem keys、 set a111、 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。
  • 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 其中aof_current_size和aof_base_size可以在info Persistence统计信息中查 看

重写流程：

  1. 执行AOF重写请求

如果当前进程正在执行AOF重写， 请求不执行并返回如下响应： 

1
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 

1
Background append only file rewriting scheduled

  1. 父进程执行fork创建子进程， 开销等同于bgsave过程。

  2. 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。

    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。

  3. 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。

    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。
    2. 父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件。
    3. 使用新AOF文件替换老文件， 完成AOF重写。