Redis持久化錦囊在手，再也不會擔心數據丟失了
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。
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。
創建
當 Redis 持久化時，程序會將當前內存中的數據庫狀態保存到磁盤中。
創建
創建 RDB 文件主要有兩個 Redis 命令：SAVE 和 BGSAVE。
SAVE
同步操作，執行命令時，會阻塞 Redis 服務器進程，拒絕客戶端發送的命令請求。
代碼示例：
- def SAVE():
- # 創建 RDB 文件
- rdbSave()
圖示：
Save命令
BGSAVE
異步操作，執行命令時，子進程執行保存工作，服務器還可以繼續讓主線程處理客戶端發送的命令請求。
代碼示例：
- def BGSAVE():
- # 創建子進程
- pid = fork()
- if pid == 0:
- # 子進程負責創建 RDB 文件
- rdbSave()
- # 完成之后向父進程發送信號
- signal_parent()
- elif pid > 0:
- # 父進程繼續處理命令請求，并通過輪訓等待子進程的信號
- handle_request_and_wait_signal()
- else:
- handle_fork_error()
圖示：
bgSave命令
載入
載入工作在服務器啟動時自動執行。
載入
服務器在載入 RDB 文件期間，會一直處于阻塞狀態，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 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行 SAVE 命令或 BGSAVE 命令之后，服務器對數據庫狀態進行了多少次修改(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:
- # 計算距離上次執行保存操作有多少秒
- save_interval = unixtime_now() - server.lastsave
- # 如果數據庫狀態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 是先執行命令，把數據寫入內存，然后才記錄日志。
寫后日志
- 通過保存 Redis 服務器所執行的寫命令來記錄數據庫狀態;
- 寫入 AOF 文件的所有命令都是以 Redis 的命令請求協議格式保存的。
實現
AOF 持久化流程實現主要是通過以下流程來實現的：
AOF流程
命令追加
若 AOF 持久化功能處于打開狀態，服務器在執行完一個命令后，會以協議格式將被執行的寫命令追加到服務器狀態的 aof_buf 緩沖區的末尾。
文件同步
服務器每次結束一個事件循環之前，都會調用 flushAppendOnlyFile 函數，這個函數會考慮是否需要將 aof_buf 緩沖區中的內容寫入和保存到 AOF 文件里。
flushAppendOnlyFile 函數執行以下流程：
- 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。
Always
everysec
每秒都會刷新緩沖區到硬盤中(默認值)。
everysec
no
根據當前操作系統的規則決定什么時候刷新到硬盤中，不需要我們來考慮。
no
數據加載
- 創建一個不帶網絡連接的偽客戶端;
- 從 AOF 文件中分析并讀取出一條寫命令;
- 使用偽客戶端執行被讀出的寫命令;
- 一直執行步驟 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行。
在子進程執行 AOF 重寫期間，服務器進程需要執行三個流程：
- 執行客戶端發來的命令;
- 將執行后的寫命令追加到 AOF 緩沖區;
- 將執行后的寫命令追加到 AOF 重寫緩沖區。
服務器流程
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"
- #每秒把緩沖區的數據fsync到磁盤
- appendfsync everysec
- # appendfsync no
- #是否在執行重寫時不同步數據到AOF文件
- no-appendfsync-on-rewrite no
- # 觸發AOF文件執行重寫的增長率
- auto-aof-rewrite-percentage 100
- #觸發AOF文件執行重寫的最小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，那么優先使用 AOF 方式;
- 如果是處理大規模的數據恢復，追求更高更快的效率的話，優先使用 RDB 方式。
也可以參照下圖進行選擇：
主要對比
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