Redis的持久化策略

持久化概念

由于 redis 是一个内存数据库，所谓内存数据库，就是将数据库中的内容保存在内存中，这与传统的MySQL，Oracle等关系型数据库直接将内容保存到硬盘中相比，内存数据库的读写效率比传统数据库要快的多（内存的读写效率远远大于硬盘的读写效率）。但是保存在内存中也随之带来了一个缺点，一旦断电或者宕机，那么内存数据库中的数据将会全部丢失。

redis持久化是指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照(snapshotting)写入磁盘，恢复时是将快照文件读入内存，用来保证数据的持久性

持久化策略

Redis支持RDB持久化、AOF持久化、RDB-AOF混合持久化这三种持久化方式。

RDB：

RDB(Redis Database)是Redis默认采用的持久化方式，它以快照的形式将进程数据持久化到硬盘中。

RDB会创建一个经过压缩的二进制文件，文件以“.rdb”结尾，内部存储了各个数据库的键值对数据等信息。

RDB持久化的触发方式有两种：

• 手动触发：通过SAVE或BGSAVE命令触发RDB持久化操作，创建“.rdb”文件；
• 自动触发：通过配置选项，让服务器在满足指定条件时自动执行BGSAVE命令。

例如手动触发：

就会生成一个rdb文件：

其中，SAVE命令执行期间，Redis服务器将阻塞，直到“.rdb”文件创建完毕为止。而BGSAVE命令是异步版本的SAVE命令，它会使用Redis服务器进程的子进程，创建“.rdb”文件。BGSAVE命令在创建子进程时会存在短暂的阻塞，之后服务器便可以继续处理其他客户端的请求。

总结：BGSAVE命令是针对SAVE阻塞问题做的优化，Redis内部所有涉及RDB的操作都采用BGSAVE的方式，而SAVE命令已经废弃！

BGSAVE命令的执行流程，如下图：

BGSAVE命令的原理，如下图：

RDB持久化的优缺点如下：

• 优点：RDB生成紧凑压缩的二进制文件，体积小，使用该文件恢复数据的速度非常快；
• 缺点：BGSAVE每次运行都要执行fork操作创建子进程，属于重量级操作，不宜频繁执行，所以RDB持久化没办法做到实时的持久化。

AOF：

AOF（Append Only File），解决了数据持久化的实时性，是目前Redis持久化的主流方式。

AOF以独立日志的方式，记录了每次写入命令，重启时再重新执行AOF文件中的命令来恢复数据。

AOF的工作流程包括：命令写入（append）、文件同步（sync）、文件重写（rewrite）、重启加载（load），如下图：

AOF默认不开启，需要修改配置项来启用它：

修改配置文件内容，重启服务器：

appendonly yes # 启用AOF 
appendfilename "appendonly.aof" # 设置文件名

AOF以文本协议格式写入命令，如下面写入命令：

*3\r\n$3\r\nset\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n

文本协议格式具有如下的优点：

1. 文本协议具有很好的兼容性；
2. 直接采用文本协议格式，可以避免二次处理的开销；
3. 文本协议具有可读性，方便直接修改和处理。

AOF持久化的文件同步机制：

为了提高程序的写入性能，现代操作系统会把针对硬盘的多次写操作优化为一次写操作。

1. 当程序调用write对文件写入时，系统不会直接把数据写入硬盘，而是先将数据写入内存的缓冲区中；
2. 当达到特定的时间周期或缓冲区写满时，系统才会执行flush操作，将缓冲区中的数据冲洗至硬盘中；

这种优化机制虽然提高了性能，但也给程序的写入操作带来了不确定性。

1. 对于AOF这样的持久化功能来说，冲洗机制将直接影响AOF持久化的安全性；
2. 为了消除上述机制的不确定性，Redis向用户提供了appendfsync选项，来控制系统冲洗AOF的频率；
3. Linux的glibc提供了fsync函数，可以将指定文件强制从缓冲区刷到硬盘，上述选项正是基于此函数。

appendfsync选项的取值和含义如下：

AOF持久化的优缺点如下：

• 优点：与RDB持久化可能丢失大量的数据相比，AOF持久化的安全性要高很多。通过使用everysec选项，用户可以将数据丢失的时间窗口限制在1秒之内。
• 缺点：AOF文件存储的是协议文本，它的体积要比二进制格式的”.rdb”文件大很多。AOF需要通过执行AOF文件中的命令来恢复数据库，其恢复速度比RDB慢很多。AOF在进行重写时也需要创建子进程，在数据库体积较大时将占用大量资源，会导致服务器的短暂阻塞。

RDB-AOF混合持久化：

Redis从4.0开始引入RDB-AOF混合持久化模式，这种模式是基于AOF持久化构建而来的。用户可以通过配置文件中的“aof-use-rdb-preamble yes”配置项开启AOF混合持久化。

Redis服务器在执行AOF重写操作时，会按照如下原则处理数据：

• 像执行BGSAVE命令一样，根据数据库当前的状态生成相应的RDB数据，并将其写入AOF文件中；
• 对于重写之后执行的Redis命令，则以协议文本的方式追加到AOF文件的末尾，即RDB数据之后。

通过使用RDB-AOF混合持久化，用户可以同时获得RDB持久化和AOF持久化的优点，服务器既可以通过AOF文件包含的RDB数据来实现快速的数据恢复操作，又可以通过AOF文件包含的AOF数据来将丢失数据的时间窗口限制在1s之内。