一篇文章彻底理解Redis持久化：RDB和AOF

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

database

理解和掌握Redis的持久机制，对于Redis的日常开发和运维都有很大帮助，也是在大厂面试经常被问到的知识点。

为什么需要持久化？

Redis对数据的操作都是基于内存的，当遇到了进程退出、服务器宕机等意外情况，如果没有持久化机制，那么Redis中的数据将会丢失无法恢复。有了持久化机制，Redis在下次重启时可以利用之前持久化的文件进行数据恢复。理解和掌握Redis的持久机制，对于Redis的日常开发和运维都有很大帮助，也是在大厂面试经常被问到的知识点。Redis支持的两种持久化机制：

  1. RDB：把当前数据生成快照保存在硬盘上。

  2. AOF：记录每次对数据的操作到硬盘上。

接下来，我们详细了解一下这两种持久化机制。

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RDB持久化

RDB（Redis DataBase）持久化是把当前Redis中全部数据生成快照保存在硬盘上。RDB持久化可以手动触发，也可以自动触发。

手动触发

save和bgsave命令都可以手动触发RDB持久化。

save命令

执行save命令会手动触发RDB持久化，但是save命令会阻塞Redis服务，直到RDB持久化完成。当Redis服务储存大量数据时，会造成较长时间的阻塞，不建议使用。

> save
OK

执行后，Redis的日志中记录：

 * DB saved on disk

bgsave命令

执行bgsave命令也会手动触发RDB持久化，和save命令不同是：Redis服务一般不会阻塞。Redis进程会执行fork操作创建子进程，RDB持久化由子进程负责，不会阻塞Redis服务进程。Redis服务的阻塞只发生在fork阶段，一般情况时间很短。

> bgsave
Background saving started

执行后，Redis的日志中记录：

 * Background saving started by pid 2645
 * DB saved on disk
 * RDB: 0 MB of memory used by copy-on-write
 * Background saving terminated with success

bgsave命令的具体流程如下图：

  1. 执行bgsave命令，Redis进程先判断当前是否存在正在执行的RDB或AOF子线程，如果存在就是直接结束。

  2. Redis进程执行fork操作创建子线程，在fork操作的过程中Redis进程会被阻塞。

  3. Redis进程fork完成后，bgsave命令就结束了，自此Redis进程不会被阻塞，可以响应其他命令。

  4. 子进程根据Redis进程的内存生成快照文件，并替换原有的RDB文件。

  5. 子进程通过信号量通知Redis进程已完成。

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自动触发

除了执行以上命令手动触发以外，Redis内部可以自动触发RDB持久化。自动触发的RDB持久化都是采用bgsave的方式，减少Redis进程的阻塞。那么，在什么场景下会自动触发呢？

  1. 在配置文件中设置了save的相关配置，如sava m n，它表示在m秒内数据被修改过n次时，自动触发bgsave操作。

  2. 当从节点做全量复制时，主节点会自动执行bgsave操作，并且把生成的RDB文件发送给从节点。

  3. 执行debug reload命令时，也会自动触发bgsave操作。

  4. 执行shutdown命令时，如果没有开启AOF持久化也会自动触发bgsave操作。

RDB优点

RDB文件是一个紧凑的二进制压缩文件，是Redis在某个时间点的全部数据快照。所以使用RDB恢复数据的速度远远比AOF的快，非常适合备份、全量复制、灾难恢复等场景。

RDB缺点

每次进行bgsave操作都要执行fork操作创建子经常，属于重量级操作，频繁执行成本过高，所以无法做到实时持久化，或者秒级持久化。

另外，由于Redis版本的不断迭代，存在不同格式的RDB版本，有可能出现低版本的RDB格式无法兼容高版本RDB文件的问题。

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AOF持久化

AOF（Append Only File）持久化是把每次写命令追加写入日志中，当需要恢复数据时重新执行AOF文件中的命令就可以了。AOF解决了数据持久化的实时性，也是目前主流的Redis持久化方式。

AOF持久化流程

AOF流程如下图：

  1. 命令追加（append）：所有写命令都会被追加到AOF缓存区（aof_buf）中。

  2. 文件同步（sync）：根据不同策略将AOF缓存区同步到AOF文件中。

  3. 文件重写（rewrite）：定期对AOF文件进行重写，以达到压缩的目的。

  4. 数据加载（load）：当需要恢复数据时，重新执行AOF文件中的命令。

文件同步策略

AOF持久化流程中的文件同步有以下几个策略：

  1. always：每次写入缓存区都要同步到AOF文件中，硬盘的操作比较慢，限制了Redis高并发，不建议配置。

  2. no：每次写入缓存区后不进行同步，同步到AOF文件的操作由操作系统负责，每次同步AOF文件的周期不可控，而且增大了每次同步的硬盘的数据量。

  3. eversec：每次写入缓存区后，由专门的线程每秒钟同步一次，做到了兼顾性能和数据安全。是建议的同步策略，也是默认的策略。

触发文件重写

AOF持久化流程中的文件重写可以手动触发，也可以自动触发。

  1. 手动触发：使用bgrewriteaof命令。

  2. 自动触发：根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage配置确定自动触发的时机。auto-aof-rewrite-min-size表示运行AOF重写时文件大小的最小值，默认为64MB；auto-aof-rewrite-percentage表示当前AOF文件大小和上一次重写后AOF文件大小的比值的最小值，默认为100。只用前两者同时超过时才会自动触发文件重写。

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AOF持久化配置

对AOF持久化的具体流程有了了解后，我们来看一下如何配置AOF。AOF持久化默认是不开启的，需要修改配置文件，如：

# appendonly改为yes，开启AOF
appendonly yes
# AOF文件的名字
appendfilename "appendonly.aof"
# AOF文件的写入方式
# everysec 每个一秒将缓存区内容写入文件 默认开启的写入方式
appendfsync everysec
# 运行AOF重写时AOF文件大小的增长率的最小值
auto-aof-rewrite-percentage 100
# 运行AOF重写时文件大小的最小值
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

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