redis持久化方式 —— RDB&AOF

发布时间:2024年01月22日

因为Redis是内存数据库,它将自己的数据库状态储存在内存里 面,所以如果不想办法将储存在内存中的数据库状态保存到磁盘里面, 那么一旦服务器进程退出,服务器中的数据库状态也会消失不见。
为了解决这个问题,Redis提供了RDB持久化功能,这个功能可以 将Redis在内存中的数据库状态保存到磁盘里面,避免数据意外丢失。
RDB持久化既可以手动执行,也可以根据服务器配置选项定期执行,该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中。

RDB持久化

持久化数据

1. RDB文件的创建与载入

创建:

有两个Redis命令可以用于生成RDB文件,一个是SAVE,另一个是 BGSAVE。

SAVE命令会阻塞Redis服务器进程,直到RDB文件创建完毕为止, 在服务器进程阻塞期间,服务器不能处理任何命令请求;

和SAVE命令直接阻塞服务器进程的做法不同,BGSAVE命令会派 生出一个子进程,然后由子进程负责创建RDB文件,服务器进程(父进 程)继续处理命令请求;

执行SAVE和BGSAVE期间,不能够再次执行这两个命令

载入:

和使用SAVE命令或者BGSAVE命令创建RDB文件不同,RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的,所以Redis并没有专门用于 载入RDB文件的命令,只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存 在,它就会自动载入RDB文件。

另外值得一提的是,因为AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高,所以:

  • 如果服务器开启了AOF持久化功能,那么服务器会优先使用AOF 文件来还原数据库状态。
  • 只有在AOF持久化功能处于关闭状态时,服务器才会使用RDB文 件来还原数据库状态。

服务器在载入RDB文件期间,会一直处于阻塞状态,直到载入工作完成为止。

2. 自动间隔性保存

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行,所以 Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项,让服务器每隔一段时间 自动执行一次BGSAVE命令。

用户可以通过save选项设置多个保存条件,但只要其中任意一个条件被满足,服务器就会执行BGSAVE命令。
例子

AOF持久化

持久化运行的命令

AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

1. AOF持久化实现

AOF持久化功能的实现可以分为命令追加(append)、文件写入、 文件同步(sync)三个步骤。

1.1命令追加

当AOF持久化功能处于打开状态时,服务器在执行完一个写命令之 后,会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾。

1.2AOF文件的写入与同步

Redis的服务器进程就是一个事件循环(loop),这个循环中的文件事件负责接收客户端的命令请求,以及向客户端发送命令回复,而时间 事件则负责执行像serverCron函数这样需要定时运行的函数。

因为服务器在处理文件事件时可能会执行写命令,使得一些内容被追加到aof_buf缓冲区里面,所以在服务器每次结束一个事件循环之前, 它都会调用flushAppendOnlyFile函数,考虑是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和保存到AOF文件里面。

flushAppendOnlyFile函数的行为由服务器配置的appendfsync选项的值来决定,各个不同值产生的行为如表所示。

默认为everysec

appendfsync选项值flushAppendOnlyFile函数的行为
always将aof_buf缓冲区中的所有内容写入并同步到AOF文件
everysec将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件,如果上次同步AOF文件的时间距离现在超过1秒,那么再次对AOF文件同步,并且这个同步操作是有一个专门的线程执行的
no将aof_buf缓冲区所有内容写入到AOF文件,但并不对AOF文件同步,何时同步由操作系统决定
文件写入和同步

为了提高文件的写入效率,在现代操作系统中,当用户调用write函数,将一些数据写入到文件的时候,操作系统通常会将写入数据暂时保存在一个内存缓冲区里面,等到缓冲区的空间被填满、或者超过了指定的时限之后,才真正地将缓冲区中的数据写入到磁盘里面。

这种做法虽然提高了效率,但也为写入数据带来了安全问题,因为如果计算机发生停机,那么保存在内存缓冲区里面的写入数据将会丢失。

为此,系统提供了fsync和fdatasync两个同步函数,它们可以强制让操作系统立即将缓冲区中的数据写入到硬盘里面,从而确保写入数据的安全性。

2. AOF数据载入与还原

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

1)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。

2)从AOF文件中分析并读取出一条写命令。

3)使用伪客户端执行被读出的写命令。

4)一直执行步骤2和步骤3,直到AOF文件中的所有写命令都被处理完毕为止。

3.AOF重写

主要目的是缩减AOF文件体积,对存储的命令进行优化。

因为AOF持久化是通过保存被执行的写命令来记录数据库状态的, 所以随着服务器运行时间的流逝,AOF文件中的内容会越来越多,文件的体积也会越来越大,如果不加以控制的话,体积过大的AOF文件很可 能对Redis服务器、甚至整个宿主计算机造成影响,并且AOF文件的体积越大,使用AOF文件来进行数据还原所需的时间就越多。

3.1重写的实现

虽然Redis将生成新AOF文件替换旧AOF文件的功能命名为“AOF文件重写”,但实际上,AOF文件重写并不需要对现有的AOF文件进行任何读取、分析或者写入操作,这个功能是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的。

如何操作的?
示例
其他有序集合、字典也是类似的。

基本上就是通过分析生成当前数据状态的命令操作。

注意:
在实际中,为了避免在执行命令时造成客户端输入缓冲区溢出,重写程序在处理列表、哈希表、集合、有序集合这四种可能会带有多个元素的键时,会先检查键所包含的元素数量,如果元素的数量超过了 redis.h/REDIS_AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD常量的值,那么重写程序将使用多条命令来记录键的值,而不单单使用一条命令。
也就是对一个大的集合进行拆分

3.2后台重写

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重写程序放到子进程里执行,这样做可以同时达到两个目的:

  • 子进程进行AOF重写期间,服务器进程(父进程)可以继续处理命令请求。
  • 子进程带有服务器进程的数据副本,使用子进程而不是线程,可以在避免使用锁的情况下,保证数据的安全性。

可能发生的问题,新的操作改变了重写期间的数据怎么办?

解决:引入缓冲区

当Redis服务器执行完一个写命令之后,它会同时将这个写命令发送给AOF缓冲区和 AOF重写缓冲区。

这也就是说,在子进程执行AOF重写期间,服务器进程需要执行以下三个工作:

1)执行客户端发来的命令。

2)将执行后的写命令追加到AOF缓冲区。

3)将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区。

RDB和AOF如何选择

通常来说,应该同时使用两种持久化方案,以保证数据安全。

用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,还可以使用RDB来进行快速的数据恢复;

  • 如果数据不敏感,且可以从其他地方重新生成,可以关闭持久化。
  • 如果数据比较重要,且能够承受几分钟的数据丢失,比如缓存等,只需要使用RDB即可。
  • 如果是用做内存数据,要使用Redis的持久化,建议是RDB和AOF都开启。
  • 如果只用AOF,优先使用everysec的配置选择,因为它在可靠性和性能之间取了一个平衡。

当RDB与AOF两种方式都开启时,Redis会优先使用AOF恢复数据,因为AOF保存的文件比RDB文件更完整。

文章来源:https://blog.csdn.net/flyingmylife/article/details/135747504
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