一篇文章彻底理解Redis持久化:RDB和AOF

服务器

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2020-6-15

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

savebgsave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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作者:万猫学社