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  • 深入理解 Redis 的持久化机制[RDB/AOF]

    1. 什么是Redis持久化?

    Redis作为一个键值对内存数据库(NoSQL),数据都存储在内存当中,在处理客户端请求时,所有操作都在内存当中进行。

    见下图:

    那么,接下来有人会问,内存数据库会不会很不稳定啊,万一服务器宕机了怎么办,或者强制重启了?

    问得好!

    事实上,redis的设计者早就想到了这种风险,因此redis是支持持久化的。

    Redis提供了RDB和AOF两种不同的数据持久化方式,后面我就来详细介绍一下这2种不同的持久化方式。

    2. RDB持久化方式

    RDB是一种快照存储持久化方式,具体就是将Redis某一时刻的内存数据保存到硬盘的文件当中,默认保存的文件名为dump.rdb。
    当Redis服务器启动时,会重新加载dump.rdb文件的数据到内存当中恢复数据。

    如何开启RDB持久化方式

    开启RDB持久化方式很简单:

    1) 客户端可以通过向Redis服务器发送save或bgsave命令让服务器生成rdb文件
    2) 或者通过服务器配置文件指定触发RDB条件

     下面详细介绍下这2种触发方式:

    1. save命令
    save命令相当于一个同步操作。

    # 同步数据到磁盘上
    > save 

    缺点:
    如果数据量太大,同步数据会执行很久,而这期间Redis服务器也无法接收其他请求。
    所以,最好不要在生产环境使用save命令, 即使要用也应该在服务器空闲期。

    2. bgsave

    与save命令不同,bgsave命令是一个异步操作。

    # 异步保存数据集到磁盘上
    > bgsave

    详细解释:

    当客户端发出bgsave命令时,Redis服务器主进程会forks一个子进程来数据同步问题,在将数据保存到rdb文件之后,子进程会退出。

    所以,与save命令相比,Redis服务器在处理bgsave采用子线程进行IO写入,而主进程仍然可以接收其他请求

    缺点:

    forks子进程是同步的,所以forks子进程时,一样不能接收其他请求

    这意味着,如果forks一个子进程花费的时间太久(一般是很快的),bgsave命令仍然有阻塞其他客户的请求的情况发生。

    3. 服务器配置自动触发 

       这种方式是指在Redis配置文件中的save指定到达触发RDB持久化的条件,比如(多少秒内至少达到多少写操作)就开启RDB数据同步。

     开启步骤:

    redis.conf指定如下的选项:

    # 900s内至少达到一条写命令
    save 900 1
    # 300s内至少达至10条写命令
    save 300 10
    # 60s内至少达到10000条写命令
    save 60 10000

    启动服务器时加载配置文件:

    # 启动服务器加载配置文件
    redis-server redis.conf

     详细解释:

    这种通过服务器配置文件触发RDB的方式,与bgsave命令类似,达到触发条件时,会forks一个子进程进行数据同步。

    建议:

    最好不要通过这方式来触发RDB持久化,因为设置触发的时间太短,则容易频繁写入rdb文件,影响服务器性能,时间设置太长则会造成数据丢失。

    rdb文件的自定义配置:

    # 是否压缩rdb文件
    rdbcompression yes
    
    # rdb文件的名称
    dbfilename redis-6379.rdb
    
    # rdb文件保存目录
    dir ~/redis/

    RDB的优点:

    1) 与AOF方式相比,通过rdb文件恢复数据比较快。
    2) rdb文件非常紧凑,适合于数据备份。
    3) 通过RDB进行数据备,由于使用子进程生成,所以对Redis服务器性能影响较小。

    RDB的缺点:

    1) 如果服务器宕机的话,采用RDB的方式会造成某个时段内数据的丢失,比如我们设置10分钟同步一次或5分钟达到1000次写入就同步一次,如果还没达到触发条件服务器就死机了,那么这个时间段的数据会丢失。

    2) 使用save命令会造成服务器阻塞,直接数据同步完成才能接收后续请求。
    3) 使用bgsave命令在forks子进程时,如果数据量太大,forks的过程也会发生阻塞,另外,forks子进程会耗费内存。

    3. AOF持久化方式

    AOF(Append-only file)与RDB存储某个时刻的快照不同,AOF持久化方式会记录客户端对服务器的每一次写操作命令,

    并将这些写操作以Redis协议追加保存到以后缀为aof文件末尾,

    在Redis服务器重启时,会加载并运行aof文件的命令,以达到恢复数据的目的。

    开启AOF持久化方式

    Redis默认不开启AOF持久化方式,我们可以在配置文件中开启并进行更加详细的配置。

    redis.conf:

    # 开启aof机制
    appendonly yes
    
    # aof文件名
    appendfilename "appendonly.aof"
    
    # 写入策略,always表示每个写操作都保存到aof文件中,也可以是everysec或no
    appendfsync always
    
    # 默认不重写aof文件
    no-appendfsync-on-rewrite no
    
    # 保存目录
    dir ~/redis/

     三种写入策略

    1. always

    客户端的每一个写操作都保存到aof文件当,这种策略很安全,但是每个写请注都有IO操作,所以也很慢。

    2. everysec

    appendfsync的默认写入策略,每秒写入一次aof文件,因此,最多可能会丢失1s的数据。

    3. no

    Redis服务器不负责写入aof,而是交由操作系统来处理什么时候写入aof文件。更快,但也是最不安全的选择,不推荐使用。

    AOF文件重写

    AOF将客户端的每一个写操作都追加到aof文件末尾,比如对一个key多次执行incr命令,这时候,aof保存每一次命令到aof文件中,aof文件会变得非常大。

    aof文件太大,加载aof文件恢复数据时,就会非常慢,为了解决这个问题,Redis支持aof文件重写,通过重写aof,可以生成一个恢复当前数据的最少命令集,比如上面的例子中那么多条命令,可以重写为:

    set num 100000

    AOF重写方式也是异步操作,即如果要写入aof文件,则Redis主进程会forks一个子进程来处理。

    AOF文件损坏

    在写入aof日志文件时,如果Redis服务器宕机,则aof日志文件文件会出格式错误,在重启Redis服务器时,Redis服务器会拒绝载入这个aof文件,可以通过以下步骤修复aof并恢复数据。

    1、备份现在aof文件,以防万一。

    2、使用redis-check-aof命令修复aof文件,该命令格式如下:

    # 修复aof日志文件
    $ redis-check-aof -fix file.aof

    3、重启Redis服务器,加载已经修复的aof文件,恢复数据。

    AOF的优点:

    AOF只是追加日志文件,因此对服务器性能影响较小,速度比RDB要快,消耗的内存较少。


    AOF的缺点:

    AOF方式生成的日志文件太大,即使通过AFO重写,文件体积仍然很大。
    恢复数据的速度比RDB慢。

    总结:

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