Redis持久化錦囊在手，再也不會擔心數據丟失了

大家好，我是小羽。

Redis 的讀寫都是在內存中進行的，所以它的性能高。而當我們的服務器斷開或者重啟的時候，數據就會消失，那么我們該怎么解決這個問題呢？

其實 Redis 已經為我們提供了一種持久化的機制，分別是 RDB 和 AOF 兩種方式，接下來跟著我一起看看這兩個錦囊都是怎么保證數據的持久化的。

持久化

由于 Redis 是基于內存的數據庫，所以當服務器出現故障的時候，我們的數據就得不到安全保障。

這個時候就需要將內存中的數據存儲到磁盤中，當我們服務器重啟時，便可以通過磁盤來恢復數據，這個過程就叫做 Redis 持久化。

RDB

簡介

RDB全稱Redis Database Backup file（Redis數據備份文件），也可以稱為Redis數據快照。

• RDB 文件是一個經過壓縮的二進制文件（默認：dump.rdb）；

• RDB 文件保存在硬盤里；

• 通過保存數據庫中的鍵值對來記錄數據庫狀態(tài)。

創(chuàng)建

當 Redis 持久化時，程序會將當前內存中的數據庫狀態(tài)保存到磁盤中。

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

SAVE

同步操作，執(zhí)行命令時，會阻塞 Redis 服務器進程，拒絕客戶端發(fā)送的命令請求。

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，子進程執(zhí)行保存工作，服務器還可以繼續(xù)讓主線程處理客戶端發(fā)送的命令請求。

代碼示例：

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

    if pid == 0:
        # 子進程負責創(chuàng)建 RDB 文件
        rdbSave()
        # 完成之后向父進程發(fā)送信號
        signal_parent()
    elif pid > 0:
        # 父進程繼續(xù)處理命令請求，并通過輪訓等待子進程的信號
        handle_request_and_wait_signal()
    else:
        handle_fork_error()

圖示：

載入

載入工作在服務器啟動時自動執(zhí)行。

服務器在載入 RDB 文件期間，會一直處于阻塞狀態(tài)，直到載入工作完成為止。

主要設置

Redis 允許用戶通過設置服務器配置的 save 選項，讓服務器每隔一段時間自動執(zhí)行一次 BGSAVE 命令。

設置保存條件

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，BGSAVE 命令就會被執(zhí)行：

• 服務器在 900 秒之內，對數據庫進行了至少 1 次修改了；

• 服務器在 300 秒之內，對數據庫進行了至少 10 次修改。

saveparams

服務器程序會根據 save 選項所設置的保存條件，設置服務器狀態(tài) redisServer 結構的 saveparams 屬性。

• saveparams 屬性是一個數組；

• 數組中的每一個元素都是一個 saveparam 結構；

• 每個 saveparam 結構都保存了一個 save 選項設置的保存條件。

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

dirty

dirty 計數器記錄距離上一次成功執(zhí)行 SAVE 命令或 BGSAVE 命令之后，服務器對數據庫狀態(tài)進行了多少次修改（包括寫入、刪除、更新等操作）。

lastsave

是一個 UNINX 時間戳，記錄了服務器上一次成功執(zhí)行 SAVE 命令或者 BGSAVE 命令的時間。

檢查保存條件是否滿足

服務器周期性操作函數 serverCron （該函數對正在運行的服務器進行維護）默認每隔 100 毫秒就會執(zhí)行一次，其中一項工作就是檢查 save 選項所設置的保存條件是否已經滿足，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

        # 如果數據庫狀態(tài)的修改次數超過條件所設置的次數
        # 如果距離上次保存的時間超過條件所設置的時間
        if server.dirty >= saveparam.changes and save_interval > saveparam.seconds:
            BGSAVE()

默認配置

RDB 文件默認的配置如下：

################################ SNAPSHOTTING  ################################
#
# Save the DB on disk:
#在給定的秒數和給定的對數據庫的寫操作數下，自動持久化操作。
#   save <seconds> <changes>
# 
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

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

#持久化時是否使用LZF壓縮字符串對象?
rdbcompression yes

#是否對rdb文件進行校驗和檢驗，通常為yes
rdbchecksum yes

# RDB持久化文件名
dbfilename dump.rdb

#持久化文件存儲目錄
dir ./

AOF

簡介

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，把數據寫入內存，然后才記錄日志。

• 通過保存 Redis 服務器所執(zhí)行的寫命令來記錄數據庫狀態(tài)；

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

實現

AOF 持久化流程實現主要是通過以下流程來實現的：

命令追加

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

文件同步

服務器每次結束一個事件循環(huán)之前，都會調用 flushAppendOnlyFile 函數，這個函數會考慮是否需要將 aof_buf 緩沖區(qū)中的內容寫入和保存到 AOF 文件里。

flushAppendOnlyFile 函數執(zhí)行以下流程：

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

• SAVE：根據條件，調用 fsync 或 fdatasync 函數，將 AOF 文件保存到磁盤中。

這個函數是由服務器配置的 appendfsync 的三個值：always、everysec、no 來影響的，也被稱為三種策略。

Always

每條命令都會 fsync 到硬盤中，這樣 redis 的寫入數據就不會丟失。

everysec

每秒都會刷新緩沖區(qū)到硬盤中(默認值)。

no

根據當前操作系統(tǒng)的規(guī)則決定什么時候刷新到硬盤中，不需要我們來考慮。

數據加載

1. 創(chuàng)建一個不帶網絡連接的偽客戶端；

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 文件體積膨脹的問題；

• 通過重寫創(chuàng)建一個新的 AOF 文件來替代現有的 AOF 文件，新的 AOF 文件不會包含任何浪費空間的冗余命令。

實現

文件重寫的實現原理：

• 不需要對現有的 AOF 文件進行任何操作；

• 從數據庫中直接讀取鍵現在的值；

• 用一條命令記錄鍵值對，從而代替之前記錄這個鍵值對的多條命令。

后臺重寫

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

在子進程執(zhí)行 AOF 重寫期間，服務器進程需要執(zhí)行三個流程：

1. 執(zhí)行客戶端發(fā)來的命令；

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)。

默認配置

AOF 文件默認的配置如下：

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

#開啟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)的數據fsync到磁盤
appendfsync everysec
# appendfsync no
#是否在執(zhí)行重寫時不同步數據到AOF文件
no-appendfsync-on-rewrite no

# 觸發(fā)AOF文件執(zhí)行重寫的增長率
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在恢復時，會忽略最后一條可能存在問題的指令
aof-load-truncated yes

#是否打開混合開關
aof-use-rdb-preamble yes

總結

通過以上的簡介，想必大家都對 Redis 持久化有了大致的了解，那么這兩種方式，我們該如何選擇呢？

• 對于大中型的應用，我們既想保證數據完整性又想保證高效率，就應該結合使用 RDB 和 AOF 兩種方式；

• 如果只是需要保證數據的完整性，保護數據不會丟失，那么優(yōu)先使用 AOF 方式；

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

也可以參照下圖進行選擇：

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