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  • redis RDB 和AOF

    参考文献

    1. Redis源码学习-AOF数据持久化原理分析(0)
    2. Redis源码学习-AOF数据持久化原理分析(1)
    3. Redis · 特性分析 · AOF Rewrite 分析
    4. 深入剖析 redis AOF 持久化策略
    5. 函数sync、fsync与fdatasync总结整理
      redis是一个内存数据库,它将数据保存在自己的内存之中。这意味着如果机器宕机或者断电,将会导致内存中的数据失效。为了能让数据不会出现丢失的情况,redis提供了RDB和AOF两种持久化的功能。接下来讲分别介绍RDB和AOF的原理和实现过程

    RDB

    在redis中提供了两个命令用于生成RDB文件:

    1. SAVE
    2. BGSAVE

    通过名字上的区别,可以大体看出两个命令的实现方式。SAVE命令在执行期间会阻塞服务进程。而BGSAVE命令在执行期间会fork一个子进程,然后由子进程来完成RDB文件的生成。 值得一提的是,redis在启动的时候如果存在AOF文件会优先使用AOF文件还原数据库状态。如果不存在则默认使用RDB文件还原。
    BGSAVE在执行过程中仍然可以接受客户端的命令。但是对于SAVE 、BGSVAE、BGREWRITEAOF的执行逻辑和平时有所不同。 在BGSAVE执行的过程中,SAVE和BGSAVE命令都将会被服务器禁止。而BGREWRITEAOF要等到BGSAVE执行完毕之后,才能执行。

    tip:

    1. 执行lastsave命令可以获取最后一次生成RDB的时间,对应于info统计中的rdb_last_save_time

    RDB 间隔性自动保存

    redis允许用户通过设定服务器的save选项让服务器每隔一段时间调用BGSVAE自动生成一次RDB。
    例如我们在配置文件中写入如下的配置:

    save 900 1 
    save 300 10 
    save 60 10000
    

    那么当以下的三个条件之一被满足了之后,BGSAVE命令就会执行:

    1. 服务器在900秒内对数据库至少进行了1次修改
    2. 服务器在300秒内对数据库至少进行了10次修改
    3. 服务器在60秒内至少对数据库进行了10000次修改

    tip:

    1. 如果redis启动的时候,用户没有通过指定配置文件和传入启动参数的方式设置save选项。那么服务器会为save设置默认的值:
    save 900 1 
    save 300 10 
    save 60 10000
    
    1. RDB 文件的保存路径在dir配置下指定。文件名通过dbfilename配置指定。可以通过动态命令config set dir ${newdir} 和config set dbfilename ${newfilename} 在运行期间动态的修改。
    2. redis默认的情况下对于RDB文件采用LZF算法进行压缩。可以通过config set rdbcompression {yes|no} 来开启或者关闭。
    3. redis-check-dump 工具可以用来检测RDB文件

    自动保存的基本实现

    在redisServer结构体中有saveparams属性:

    struct redisServer{
        struct saveparam * saveparams;
        
    }
    

    saveparams是一个数组,数组中的每一个元素都保存了一组参数:

    struct saveparam {
        time_t seconds;//时间
        int changes;//修改数
    }
    

    在redisServer结构体中还维持了一个dirty计数器和lastsave属性。

    1. dirty:记录了距离上一次成功执行save或者bgsave命令之后,服务器对数据库进行了多少次的修改。
    2. lastsave:这个属性是个Unix时间戳,记录了服务器上次执行bgsave或者save到现在的时间。

    时间事件检查条件是否满足

    redis服务器周期性函数serverCron默认的执行时间间隔是100ms。其中有一项工作就是检查save的条件是否满足。在这个函数中,会依次遍历saveparams中的参数,看是否满足条件。只要有一个条件被满足,服务器就会执行bgsave指令。在执行之后,清零dirty并且将lastsave 属性更新为当前时间。

    AOF

    AOF文件的格式如下所示:

    *<count>
    $<length>
    <content>
    
    

    例如一个命令 :

    select 0 
    set k1 v1 
    

    可以被翻译成如下的AOF格式:

        ##AOF文件格式,其中"##"为注释,非文件实际内容  
        ##选择DB  
        *2  
        $6  
        SELECT  
        $1  
        0  
        ##SET k-v  
        *3  
        $3  
        SET  
        $2  
        k1  
        $2  
        v1  
    

    AOF的写入

    调用路径

    如果打开了redis的aof写入配置,则一个命令从到达服务器到最后写入aof大概要经过以下几个路径的调用:

    1. aeMain
    2. aeProcessEvents
    3. readQueryFromClient
    4. processInputBuffer
    5. processCommand
    6. call
    7. propagate
    8. feedAppendOnlyFile

    命令转换为AOF格式的过程

    feedAppendOnlyFile函数

    可以看出,真正起作用的函数是aof.c中的feedAppendOnlyFile函数。函数的具体定义如下:

    void feedAppendOnlyFile(struct redisCommand *cmd, int dictid, robj **argv, int argc) {
        sds buf = sdsempty();
        robj *tmpargv[3];
    
        /* The DB this command was targeting is not the same as the last command
         * we appendend. To issue a SELECT command is needed.
         *
         * 使用 SELECT 命令,显式设置数据库,确保之后的命令被设置到正确的数据库
         */
        if (dictid != server.aof_selected_db) {
            char seldb[64];
    
            snprintf(seldb,sizeof(seldb),"%d",dictid);
            buf = sdscatprintf(buf,"*2
    $6
    SELECT
    $%lu
    %s
    ",
                (unsigned long)strlen(seldb),seldb);
    
            server.aof_selected_db = dictid;
        }
    
        // EXPIRE 、 PEXPIRE 和 EXPIREAT 命令
        if (cmd->proc == expireCommand || cmd->proc == pexpireCommand ||
            cmd->proc == expireatCommand) {
            /* Translate EXPIRE/PEXPIRE/EXPIREAT into PEXPIREAT
             *
             * 将 EXPIRE 、 PEXPIRE 和 EXPIREAT 都翻译成 PEXPIREAT
             */
            buf = catAppendOnlyExpireAtCommand(buf,cmd,argv[1],argv[2]);
    
        // SETEX 和 PSETEX 命令
        } else if (cmd->proc == setexCommand || cmd->proc == psetexCommand) {
            /* Translate SETEX/PSETEX to SET and PEXPIREAT
             *
             * 将两个命令都翻译成 SET 和 PEXPIREAT
             */
     // SET
            tmpargv[0] = createStringObject("SET",3);
            tmpargv[1] = argv[1];
            tmpargv[2] = argv[3];
            buf = catAppendOnlyGenericCommand(buf,3,tmpargv);
    
            // PEXPIREAT
            decrRefCount(tmpargv[0]);
            buf = catAppendOnlyExpireAtCommand(buf,cmd,argv[1],argv[2]);
    
        // 其他命令
        } else {
            /* All the other commands don't need translation or need the
             * same translation already operated in the command vector
             * for the replication itself. */
            buf = catAppendOnlyGenericCommand(buf,argc,argv);
        }
    
        /* Append to the AOF buffer. This will be flushed on disk just before
         * of re-entering the event loop, so before the client will get a
         * positive reply about the operation performed.
         *
         * 将命令追加到 AOF 缓存中,
         * 在重新进入事件循环之前,这些命令会被冲洗到磁盘上,
         * 并向客户端返回一个回复。
         */
        if (server.aof_state == REDIS_AOF_ON)
            server.aof_buf = sdscatlen(server.aof_buf,buf,sdslen(buf));
    
        /* If a background append only file rewriting is in progress we want to
         * accumulate the differences between the child DB and the current one
         * in a buffer, so that when the child process will do its work we
         * can append the differences to the new append only file.
         *
         * 如果 BGREWRITEAOF 正在进行,
         * 那么我们还需要将命令追加到重写缓存中,
         * 从而记录当前正在重写的 AOF 文件和数据库当前状态的差异。
         */
        if (server.aof_child_pid != -1)
            aofRewriteBufferAppend((unsigned char*)buf,sdslen(buf));
    
        // 释放
        sdsfree(buf);
    }
    
    
    1. 如果是select 命令,将其转换为对用的格式。并将AOF的当前目标数据库设定为dictid的值
    2. 如果是EXPIRE 、 PEXPIRE 和 EXPIREAT 命令则都翻译成PEXPIREAT
    3. 如果是SETEX 和 PSETEX命令,则翻译成 SET 和 PEXPIREAT
    4. 如果是其他命令则使用catAppendOnlyGenericCommand函数将命令转换成AOF的格式。

    catAppendOnlyGenericCommand 函数

    catAppendOnlyGenericCommand函数的实现如下:

    /*
     * 根据传入的命令和命令参数,将它们还原成协议格式。
     */
    sds catAppendOnlyGenericCommand(sds dst, int argc, robj **argv) {
        char buf[32];
        int len, j;
        robj *o;
    
        // 重建命令的个数,格式为 *<count>
    
        // 例如 *3
    
        buf[0] = '*';
        len = 1+ll2string(buf+1,sizeof(buf)-1,argc);
        buf[len++] = '
    ';
        buf[len++] = '
    ';
        dst = sdscatlen(dst,buf,len);
    
        // 重建命令和命令参数,格式为 $<length>
    <content>
    
        // 例如 $3
    SET
    $3
    KEY
    $5
    VALUE
    
        for (j = 0; j < argc; j++) {
            o = getDecodedObject(argv[j]);
    
            // 组合 $<length>
    
            buf[0] = '$';
            len = 1+ll2string(buf+1,sizeof(buf)-1,sdslen(o->ptr));
            buf[len++] = '
    ';
            buf[len++] = '
    ';
            dst = sdscatlen(dst,buf,len);
    
            // 组合 <content>
    
            dst = sdscatlen(dst,o->ptr,sdslen(o->ptr));
            dst = sdscatlen(dst,"
    ",2);
    
            decrRefCount(o);
        }
    
        // 返回重建后的协议内容
        return dst;
    }
    

    可以见得函数其实做了2个事情:

    1. 根据一个命令的个数,创建*
    2. 重建命令和命令参数,格式为 $

    写入AOF

    在将一个命令生成了AOF格式的数据之后,会将AOF数据放入server.aof_buf(AOF缓存区)中。如果 BGREWRITEAOF 正在进行,那么还需要将命令追加到重写缓存中,从而记录当前正在重写的 AOF 文件和数据库当前状态的差异。

    void feedAppendOnlyFile(struct redisCommand *cmd, int dictid, robj **argv, int argc) {
        ....
        ....
        if (server.aof_state == REDIS_AOF_ON)
            server.aof_buf = sdscatlen(server.aof_buf,buf,sdslen(buf));
    
        /* If a background append only file rewriting is in progress we want to
         * accumulate the differences between the child DB and the current one
         * in a buffer, so that when the child process will do its work we
         * can append the differences to the new append only file.
         *
         * 如果 BGREWRITEAOF 正在进行,
         * 那么我们还需要将命令追加到重写缓存中,
         * 从而记录当前正在重写的 AOF 文件和数据库当前状态的差异。
         */
        if (server.aof_child_pid != -1)
            aofRewriteBufferAppend((unsigned char*)buf,sdslen(buf));
    
        // 释放
        sdsfree(buf);
    }
    

    AOF重写

    从前面的部分可以看出,当Redis在运行过程中如果打开了AOF的功能,则随着时间的推移AOF文件会越来越大。因此Redis提供了AOF重写功能。触发AOF重写的时机有2个:

    1. 用户设置“config set appendonly yes”开启AOF的时候调用一次
    2. 用户设置“bgrewriteaof”命令的时候,如果当前没有aof/rdb进程在持久化数据,则调用一次;
    3. 如果用户设置了auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size指令,且aof文件增长到min-size以上,并且增长率大于percentage的时候,自动触发AOF rewrite。

    上述指令发送的时候,当前已经有进程在处理这个动作了,那么redis会设置server.aof_rewrite_scheduled标志。然后在serverCron定时任务里面就会判断这种情况,从而再调用rewriteAppendOnlyFileBackground()。

    image

    指令打开AOF Rewrite(appendonly yes)

    当指令打开了appendonly yes的时候,会调用startAppendOnly函数(aof.c中)来执行。初始化的时候如果配置文件里面指定了这个选项为打开状态,当然就会自动从一开始就是有AOF机制的,这种情况下不能发送这个命令,否则redis会直接死掉。函数startAppendOnly的实现如下:

    /* Called when the user switches from "appendonly no" to "appendonly yes"
     * at runtime using the CONFIG command.-
     *
     * 当用户在运行时使用 CONFIG 命令,
     * 从 appendonly no 切换到 appendonly yes 时执行
     */
    int startAppendOnly(void) {
    
        // 将开始时间设为 AOF 最后一次 fsync 时间
        server.aof_last_fsync = server.unixtime;
    
        // 打开 AOF 文件
        server.aof_fd = open(server.aof_filename,O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT,0644);
    
        redisAssert(server.aof_state == REDIS_AOF_OFF);
    
        // 文件打开失败
        if (server.aof_fd == -1) {
            redisLog(REDIS_WARNING,"Redis needs to enable the AOF but can't open the append only file: %s",strerror(errno));
            return REDIS_ERR;
        }
    
        if (rewriteAppendOnlyFileBackground() == REDIS_ERR) {
            // AOF 后台重写失败,关闭 AOF 文件
            close(server.aof_fd);
            redisLog(REDIS_WARNING,"Redis needs to enable the AOF but can't trigger a background AOF rewrite operation. Check the above logs for more info about the error.");
            return REDIS_ERR;
        }
    
        /* We correctly switched on AOF, now wait for the rerwite to be complete
         * in order to append data on disk.
         *
         * 等待重写执行完毕
         */
        server.aof_state = REDIS_AOF_WAIT_REWRITE;
    
        return REDIS_OK;
    }
    

    可以发现真正的快照保存在rewriteAppendOnlyFileBackground函数中。试想下,在Redis运行的过程中,怎么才能把其某个时刻的数据全部原原本本的,一致的保存起来?

    1. 应用程序自己做快照,比如copy一份数据出来,这个的缺点是需要加锁,copy的过程中无法支持写入操作,会导致逻辑“卡住”;
    2. 为了避免第一种情况的卡,应用代码中实现COW(Copy-on-write)的机制,这样效率会更高,没有修改的数据不会导致卡顿。
    3. 写时重定向(Redirect-on-write),将新写入的数据写到其他地方,后续再同步回来,这样也可以支持,实际上redis的AOF某些方面也借签了这个。
    4. Split-Mirror技术,这个比较麻烦,需要硬件和软件支持,一般在存储系统中应用。

    Redis采用了COW技术,利用fork进程的原理,对当前进程建立一个一模一样的快照。下面来看看rewriteAppendOnlyFileBackground函数的实现:

    子进程

    当fork了子进程之后,子进程里面关闭了监听的端口,然后立马调用了rewriteAppendOnlyFile函数将数据写到临时文件"temp-rewriteaof-bg-%d.aof"中去。

    int rewriteAppendOnlyFileBackground(void) {
        pid_t childpid;
        long long start;
    
        // 已经有进程在进行 AOF 重写了
        if (server.aof_child_pid != -1) return REDIS_ERR;
    
        // 记录 fork 开始前的时间,计算 fork 耗时用
        start = ustime();
    
        if ((childpid = fork()) == 0) {
            char tmpfile[256];
    
            /* Child */
    
            // 关闭网络连接 fd
            closeListeningSockets(0);
    
            // 为进程设置名字,方便记认
            redisSetProcTitle("redis-aof-rewrite");
    
            // 创建临时文件,并进行 AOF 重写
            snprintf(tmpfile,256,"temp-rewriteaof-bg-%d.aof", (int) getpid());
            if (rewriteAppendOnlyFile(tmpfile) == REDIS_OK) {
                size_t private_dirty = zmalloc_get_private_dirty();
    
                if (private_dirty) {
                    redisLog(REDIS_NOTICE,
                        "AOF rewrite: %zu MB of memory used by copy-on-write",
                        private_dirty/(1024*1024));
                }
                // 发送重写成功信号
                exitFromChild(0);
            } else {
                // 发送重写失败信号
                exitFromChild(1);
            }
        }
        .....
        .....
        ..... 
    }
    

    父进程

    父进程的工作比较简单,只需要清空server.aof_rewrite_scheduled标志,避免下次serverCron函数又进行AOF rewrite,然后记录子进程的pid为server.aof_child_pid ,然后调用updateDictResizePolicy,这个updateDictResizePolicy函数里面会考虑如果当前正在后台有快照进程在写数据,那他不会对字典进行resize,这样能够避免COW机制被打乱,导致大量的COW触发,分配很多内存。

    else {
            /* Parent */
            // 记录执行 fork 所消耗的时间
            server.stat_fork_time = ustime()-start;
    
            if (childpid == -1) {
                redisLog(REDIS_WARNING,
                    "Can't rewrite append only file in background: fork: %s",
                    strerror(errno));
                return REDIS_ERR;
            }
    
            redisLog(REDIS_NOTICE,
                "Background append only file rewriting started by pid %d",childpid);
    
            // 记录 AOF 重写的信息
            server.aof_rewrite_scheduled = 0;
            server.aof_rewrite_time_start = time(NULL);
            server.aof_child_pid = childpid;
    
            // 关闭字典自动 rehash
            updateDictResizePolicy();
    
            /* We set appendseldb to -1 in order to force the next call to the
             * feedAppendOnlyFile() to issue a SELECT command, so the differences
             * accumulated by the parent into server.aof_rewrite_buf will start
             * with a SELECT statement and it will be safe to merge.
             *
             * 将 aof_selected_db 设为 -1 ,
             * 强制让 feedAppendOnlyFile() 下次执行时引发一个 SELECT 命令,
             * 从而确保之后新添加的命令会设置到正确的数据库中
             */
            server.aof_selected_db = -1;
            replicationScriptCacheFlush();
            return REDIS_OK;
        }
        return REDIS_OK; /* unreached */
    }
    
    
    

    rewriteAppendOnlyFile函数

    上面的介绍中,提到了在子进程的运作过程中会调用rewriteAppendOnlyFile函数来重写AOF文件。下面来介绍下这个函数的实现过程。函数首先打开一个临时文件"temp-rewriteaof-%d.aof",然后循环每一个db,也就是server.dbnum,一个个将DB的数据,具体的数据格式就是将当前内存的数据还原成跟客户端的协议格式,文本形式然后写入到文件中。

    /* Write a sequence of commands able to fully rebuild the dataset into
     * "filename". Used both by REWRITEAOF and BGREWRITEAOF.
     *
     * In order to minimize the number of commands needed in the rewritten
     * log Redis uses variadic commands when possible, such as RPUSH, SADD
     * and ZADD. However at max REDIS_AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD items per time
     * are inserted using a single command. */
    int rewriteAppendOnlyFile(char *filename) {
    //rewriteAppendOnlyFileBackground调用这里,将文件写入aof文件里面去。
        dictIterator *di = NULL;
        dictEntry *de;
        rio aof;
        FILE *fp;
        char tmpfile[256];
        int j;
        long long now = mstime();
    
        /* Note that we have to use a different temp name here compared to the
         * one used by rewriteAppendOnlyFileBackground() function. */
        snprintf(tmpfile,256,"temp-rewriteaof-%d.aof", (int) getpid());
        fp = fopen(tmpfile,"w");
        if (!fp) {
            redisLog(REDIS_WARNING, "Opening the temp file for AOF rewrite in rewriteAppendOnlyFile(): %s", strerror(errno));
            return REDIS_ERR;
        }
    	//设置rioFileIO等信息
        rioInitWithFile(&aof,fp);
        if (server.aof_rewrite_incremental_fsync)//设置r->io.file.autosync = bytes;每32M刷新一次。
            rioSetAutoSync(&aof,REDIS_AOF_AUTOSYNC_BYTES);
        for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {//遍历每一个db.将其内容写入磁盘。
            char selectcmd[] = "*2
    6
    SELECT
    ";
            redisDb *db = server.db+j;
            dict *d = db->dict;//找到这个db的key字典
            if (dictSize(d) == 0) continue;
            di = dictGetSafeIterator(d);
            if (!di) {
                fclose(fp);
                return REDIS_ERR;
            }
    
            /* SELECT the new DB */
    		//写入select,后面写入当前所指的db序号。这样就写入: SELECT db_id
            if (rioWrite(&aof,selectcmd,sizeof(selectcmd)-1) == 0) goto werr;
            if (rioWriteBulkLongLong(&aof,j) == 0) goto werr;
    
            /* Iterate this DB writing every entry */
            while((de = dictNext(di)) != NULL) {//一个个遍历这个字典的所有key,将其写到AOF文件里面去。
                sds keystr;
                robj key, *o;
                long long expiretime;
    
                keystr = dictGetKey(de);
                o = dictGetVal(de);
                initStaticStringObject(key,keystr);//初始化一个字符串对象。
    
                expiretime = getExpire(db,&key);//获取超时时间。
    
                /* Save the key and associated value */
                if (o->type == REDIS_STRING) {
    				//插入KV赋值语句: set keystr valuestr
                    /* Emit a SET command */
                    char cmd[]="*3
    3
    SET
    ";
                    if (rioWrite(&aof,cmd,sizeof(cmd)-1) == 0) goto werr;
                    /* Key and value */
                    if (rioWriteBulkObject(&aof,&key) == 0) goto werr;
                    if (rioWriteBulkObject(&aof,o) == 0) goto werr;
                } else if (o->type == REDIS_LIST) {
                    if (rewriteListObject(&aof,&key,o) == 0) goto werr;
                } else if (o->type == REDIS_SET) {
                    if (rewriteSetObject(&aof,&key,o) == 0) goto werr;
                } else if (o->type == REDIS_ZSET) {
                    if (rewriteSortedSetObject(&aof,&key,o) == 0) goto werr;
                } else if (o->type == REDIS_HASH) {
                    if (rewriteHashObject(&aof,&key,o) == 0) goto werr;
                } else {
                    redisPanic("Unknown object type");
                }
                /* Save the expire time */
                if (expiretime != -1) {
                    char cmd[]="*3
    9
    PEXPIREAT
    ";
                    /* If this key is already expired skip it */
                    if (expiretime < now) continue;
                    if (rioWrite(&aof,cmd,sizeof(cmd)-1) == 0) goto werr;
                    if (rioWriteBulkObject(&aof,&key) == 0) goto werr;
                    if (rioWriteBulkLongLong(&aof,expiretime) == 0) goto werr;
                }
            }
            dictReleaseIterator(di);
        }
        /* Make sure data will not remain on the OS's output buffers */
        // 冲洗并关闭新 AOF 文件
        if (fflush(fp) == EOF) goto werr;
        if (aof_fsync(fileno(fp)) == -1) goto werr;
        if (fclose(fp) == EOF) goto werr;
    
        
        if (rename(tmpfile,filename) == -1) {
            redisLog(REDIS_WARNING,"Error moving temp append only file on the final destination: %s", strerror(errno));
            unlink(tmpfile);
            return REDIS_ERR;
        }
    
        redisLog(REDIS_NOTICE,"SYNC append only file rewrite performed");
    
        return REDIS_OK;
    
    werr:
        fclose(fp);
        unlink(tmpfile);
        redisLog(REDIS_WARNING,"Write error writing append only file on disk: %s", strerror(errno));
        if (di) dictReleaseIterator(di);
        return REDIS_ERR;
    }
    
    

    值得注意的是,这里的写文件是用标准库写入的,为什么呢?缓存,能够充分利用标准库的缓存机制,这样不用每次调用都调用系统调用。如果用户配置了“aof-rewrite-incremental-fsync on”,则表示要fwrite写一部分数据后就调用fsync刷一下数据到磁盘。这里会每fwrite 32M(REDIS_AOF_AUTOSYNC_BYTES宏)数据后,就显示调用一次fsync,保证数据写入正确。

    /* Make sure data will not remain on the OS's output buffers */
        // 冲洗并关闭新 AOF 文件
        if (fflush(fp) == EOF) goto werr;
        if (aof_fsync(fileno(fp)) == -1) goto werr;
        if (fclose(fp) == EOF) goto werr;
    
        
        if (rename(tmpfile,filename) == -1) {
            redisLog(REDIS_WARNING,"Error moving temp append only file on the final destination: %s", strerror(errno));
            unlink(tmpfile);
            return REDIS_ERR;
        }
    
        redisLog(REDIS_NOTICE,"SYNC append only file rewrite performed");
    
        return REDIS_OK;
    
    werr:
        fclose(fp);
        unlink(tmpfile);
        redisLog(REDIS_WARNING,"Write error writing append only file on disk: %s", strerror(errno));
        if (di) dictReleaseIterator(di);
        return REDIS_ERR;
    }
    
    

    在AOF重写的最后,rewriteAppendOnlyFile将快照进程的数据写到磁盘里面去之后,关闭文件,然后退出。那么在AOF重写的过程中,执行的Redis命令怎么处理呢?答案就是在上面AOF写入的时候提到过的,在AOF写入的最后会把当前的命令放入AOF重写缓冲区。但是有个问题,这个操作只是把数据放入缓冲区,而没有flush到磁盘的AOF文件中。查阅代码,发现是在定时任务serverCron中完成的。这个函数顶是每隔一毫秒调用。这是initServer函数调用如下命令设置的每毫秒定时器:aeCreateTimeEvent(server.el, 1, serverCron, NULL, NULL)。
    serverCron函数比较长,跟我们相关的就一个if-else分支,条件是是否有快照进程在做AOF rewrite操作。
    如果有快照进程或rdb进程在刷快照到磁盘,那么wait3()看一下是否结束,如果结束就做响应的扫尾工作;

    /* Check if a background saving or AOF rewrite in progress terminated. */
    if (server.rdb_child_pid != -1 || server.aof_child_pid != -1) {
        int statloc;
        pid_t pid;
    
        if ((pid = wait3(&statloc,WNOHANG,NULL)) != 0) {
            int exitcode = WEXITSTATUS(statloc);
            int bysignal = 0;
    
            if (WIFSIGNALED(statloc)) bysignal = WTERMSIG(statloc);
    
            if (pid == server.rdb_child_pid) {
    //把数据保存到磁盘上去,跟AOF的区别是AOF会不断的追加改动到文件。
    //RDB只会将快照保存,并且通知其他slave
                backgroundSaveDoneHandler(exitcode,bysignal);
            } else if (pid == server.aof_child_pid) {
            //退出的进程的pid为aof日志的进程,也就是在rewriteAppendOnlyFileBackground这里fork创建的进程
            //用户敲入这样的命令可以出发AOF文件重写 config set appendonly yes
            //从而在定时任务中检测到AOF进程已经写完快照并退出,从而下面必须写在此期间写入的数据到文件。
                backgroundRewriteDoneHandler(exitcode,bysignal);
            } else {
                redisLog(REDIS_WARNING,
                    "Warning, detected child with unmatched pid: %ld",
                    (long)pid);
            }
            updateDictResizePolicy();
        }
    } else {
    
    

    在这里,如果判断当前AOF的重写已经结束,则调用backgroundRewriteDoneHandler函数来将AOF缓存区中的数据写入新的AOF文件。

    void backgroundRewriteDoneHandler(int exitcode, int bysignal) {
        if (!bysignal && exitcode == 0) {
            int newfd, oldfd;
            char tmpfile[256];
            long long now = ustime();
    
            redisLog(REDIS_NOTICE,
                "Background AOF rewrite terminated with success");
    
            /* Flush the differences accumulated by the parent to the
             * rewritten AOF. */
            // 打开保存新 AOF 文件内容的临时文件
            snprintf(tmpfile,256,"temp-rewriteaof-bg-%d.aof",
                (int)server.aof_child_pid);
            newfd = open(tmpfile,O_WRONLY|O_APPEND);
            if (newfd == -1) {
                redisLog(REDIS_WARNING,
                    "Unable to open the temporary AOF produced by the child: %s", strerror(errno));
                goto cleanup;
            }
    
            // 将累积的重写缓存写入到临时文件中
            // 这个函数调用的 write 操作会阻塞主进程
            if (aofRewriteBufferWrite(newfd) == -1) {
                redisLog(REDIS_WARNING,
                    "Error trying to flush the parent diff to the rewritten AOF: %s", strerror(errno));
                close(newfd);
                goto cleanup;
            }
    
            redisLog(REDIS_NOTICE,
                "Parent diff successfully flushed to the rewritten AOF (%lu bytes)", aofRewriteBufferSize());
    
            if (server.aof_fd == -1) {
                /* AOF disabled */
    
                 /* Don't care if this fails: oldfd will be -1 and we handle that.
                  * One notable case of -1 return is if the old file does
                  * not exist. */
                 oldfd = open(server.aof_filename,O_RDONLY|O_NONBLOCK);
            } else {
                /* AOF enabled */
                oldfd = -1; /* We'll set this to the current AOF filedes later. */
            }
    
            /* Rename the temporary file. This will not unlink the target file if
             * it exists, because we reference it with "oldfd".
             *
             * 对临时文件进行改名,替换现有的 AOF 文件。
             *
             * 旧的 AOF 文件不会在这里被 unlink ,因为 oldfd 引用了它。
             */
            if (rename(tmpfile,server.aof_filename) == -1) {
                redisLog(REDIS_WARNING,
                    "Error trying to rename the temporary AOF file: %s", strerror(errno));
                close(newfd);
                if (oldfd != -1) close(oldfd);
                goto cleanup;
            }
    
            if (server.aof_fd == -1) {
                /* AOF disabled, we don't need to set the AOF file descriptor
                 * to this new file, so we can close it.
                 *
                 * AOF 被关闭,直接关闭 AOF 文件,
                 * 因为关闭 AOF 本来就会引起阻塞,所以这里就算 close 被阻塞也无所谓
                 */
                close(newfd);
            } else {
                /* AOF enabled, replace the old fd with the new one.
                 *
                 * 用新 AOF 文件的 fd 替换原来 AOF 文件的 fd
                 */
                oldfd = server.aof_fd;
                server.aof_fd = newfd;
    
                // 因为前面进行了 AOF 重写缓存追加,所以这里立即 fsync 一次
                if (server.aof_fsync == AOF_FSYNC_ALWAYS)
                    aof_fsync(newfd);
                else if (server.aof_fsync == AOF_FSYNC_EVERYSEC)
                    aof_background_fsync(newfd);
    
                // 强制引发 SELECT
                server.aof_selected_db = -1; /* Make sure SELECT is re-issued */
    
                // 更新 AOF 文件的大小
                aofUpdateCurrentSize();
    
                // 记录前一次重写时的大小
                server.aof_rewrite_base_size = server.aof_current_size;
    
                /* Clear regular AOF buffer since its contents was just written to
                 * the new AOF from the background rewrite buffer.
                 *
                 * 清空 AOF 缓存,因为它的内容已经被写入过了,没用了
                 */
                sdsfree(server.aof_buf);
                server.aof_buf = sdsempty();
            }
    
            server.aof_lastbgrewrite_status = REDIS_OK;
    
            redisLog(REDIS_NOTICE, "Background AOF rewrite finished successfully");
    
            /* Change state from WAIT_REWRITE to ON if needed
             *
             * 如果是第一次创建 AOF 文件,那么更新 AOF 状态
             */
            if (server.aof_state == REDIS_AOF_WAIT_REWRITE)
                server.aof_state = REDIS_AOF_ON;
    
            /* Asynchronously close the overwritten AOF.
             *
             * 异步关闭旧 AOF 文件
             */
            if (oldfd != -1) bioCreateBackgroundJob(REDIS_BIO_CLOSE_FILE,(void*)(long)oldfd,NULL,NULL);
    
            redisLog(REDIS_VERBOSE,
                "Background AOF rewrite signal handler took %lldus", ustime()-now);
    
        // BGREWRITEAOF 重写出错
        } else if (!bysignal && exitcode != 0) {
            server.aof_lastbgrewrite_status = REDIS_ERR;
    
            redisLog(REDIS_WARNING,
                "Background AOF rewrite terminated with error");
    
        // 未知错误
        } else {
            server.aof_lastbgrewrite_status = REDIS_ERR;
    
            redisLog(REDIS_WARNING,
                "Background AOF rewrite terminated by signal %d", bysignal);
        }
    
    cleanup:
    
        // 清空 AOF 缓冲区
        aofRewriteBufferReset();
    
        // 移除临时文件
        aofRemoveTempFile(server.aof_child_pid);
    
        // 重置默认属性
        server.aof_child_pid = -1;
        server.aof_rewrite_time_last = time(NULL)-server.aof_rewrite_time_start;
        server.aof_rewrite_time_start = -1;
    
        /* Schedule a new rewrite if we are waiting for it to switch the AOF ON. */
        if (server.aof_state == REDIS_AOF_WAIT_REWRITE)
            server.aof_rewrite_scheduled = 1;
    }
    

    在函数里面,会调用aofRewriteBufferWrite把AOF重写缓冲区里面的数据写入新的AOF文件中。 在完成之后调用一次fsync将数据刷到磁盘中。在完成所有工作之后,就是替换原来的文件为新文件。至此AOF重写的过程全部完成。

    /* Write the buffer (possibly composed of multiple blocks) into the specified
     * fd. If a short write or any other error happens -1 is returned,
     * otherwise the number of bytes written is returned.-
     *
     * 将重写缓存中的所有内容(可能由多个块组成)写入到给定 fd 中。
     *
     * 如果没有 short write 或者其他错误发生,那么返回写入的字节数量,
     * 否则,返回 -1 。
     */
    ssize_t aofRewriteBufferWrite(int fd) {
        listNode *ln;
        listIter li;
        ssize_t count = 0;
    
        // 遍历所有缓存块
        listRewind(server.aof_rewrite_buf_blocks,&li);
        while((ln = listNext(&li))) {
            aofrwblock *block = listNodeValue(ln);
            ssize_t nwritten;
    
            if (block->used) {
    
                // 写入缓存块内容到 fd
                nwritten = write(fd,block->buf,block->used);
                if (nwritten != block->used) {
                    if (nwritten == 0) errno = EIO;
                    return -1;
                }
    
                // 积累写入字节
                count += nwritten;
            }
        }
    
        return count;
    }
    
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