• redis 简单整理——持久化之AOF[二十]


    前言

    简单介绍一下AOF。

    正文

    AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令, 重启时再重新执行AOF文件中的命令达到恢复数据的目的。

    AOF的主要作用 是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式。理解 掌握好AOF持久化机制对我们兼顾数据安全性和性能非常有帮助。

    开启AOF功能需要设置配置:appendonly yes,默认不开启。AOF文件名 通过appendfilename配置设置,默认文件名是appendonly.aof。保存路径同 RDB持久化方式一致,通过dir配置指定。AOF的工作流程操作:命令写入 (append)、文件同步(sync)、文件重写(rewrite)、重启加载 (load)。

    那么这里我要改成yes。

    1)所有的写入命令会追加到aof_buf(缓冲区)中。

    2)AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作。

    3)随着AOF文件越来越大,需要定期对AOF文件进行重写,达到压缩 的目的。

    4)当Redis服务器重启时,可以加载AOF文件进行数据恢复。

    写入命令

    AOF命令写入的内容直接是文本协议格式。例如set hello world这条命 令,在AOF缓冲区会追加如下文本

    *3
    $3
    set
    $5
    hello
    $5
    world
    
    

    1)AOF为什么直接采用文本协议格式?可能的理由如下:

    文本协议具有很好的兼容性。

    开启AOF后,所有写入命令都包含追加操作,直接采用协议格式,避 免了二次处理开销。

    文本协议具有可读性,方便直接修改和处理。

    2)AOF为什么把命令追加到aof_buf中?

    Redis使用单线程响应命令,如 果每次写AOF文件命令都直接追加到硬盘,那么性能完全取决于当前硬盘负载。

    先写入缓冲区aof_buf中,还有另一个好处,Redis可以提供多种缓冲区 同步硬盘的策略,在性能和安全性方面做出平衡。

    文件同步

    Redis提供了多种AOF缓冲区同步文件策略,由参数appendfsync控制, 不同值的含义如下表。

    系统调用write和fsync说明:

    ·write操作会触发延迟写(delayed write)机制。Linux在内核提供页缓 冲区用来提高硬盘IO性能。write操作在写入系统缓冲区后直接返回。同步 硬盘操作依赖于系统调度机制,例如:缓冲区页空间写满或达到特定时间周 期。同步文件之前,如果此时系统故障宕机,缓冲区内数据将丢失。

    ·fsync针对单个文件操作(比如AOF文件),做强制硬盘同步,fsync将 阻塞直到写入硬盘完成后返回,保证了数据持久化。

    配置为always时,每次写入都要同步AOF文件,在一般的SATA硬盘 上,Redis只能支持大约几百TPS写入,显然跟Redis高性能特性背道而驰, 不建议配置

    ·配置为no,由于操作系统每次同步AOF文件的周期不可控,而且会加 大每次同步硬盘的数据量,虽然提升了性能,但数据安全性无法保证。 ·配置为everysec,是建议的同步策略,也是默认配置,做到兼顾性能和 数据安全性。理论上只有在系统突然宕机的情况下丢失1秒的数据。

    重写机制

    随着命令不断写入AOF,文件会越来越大,为了解决这个问题,Redis 引入AOF重写机制压缩文件体积。AOF文件重写是把Redis进程内的数据转 化为写命令同步到新AOF文件的过程。

    重写后的AOF文件为什么可以变小?有如下原因:

    1)进程内已经超时的数据不再写入文件。

    2)旧的AOF文件含有无效命令,如del key1、hdel key2、srem keys、set a111、set a222等。重写使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保 留最终数据的写入命令。

    3)多条写命令可以合并为一个,如:lpush list a、lpush list b、lpush list c可以转化为:lpush list a b c。为了防止单条命令过大造成客户端缓冲区溢 出,对于list、set、hash、zset等类型操作,以64个元素为界拆分为多条。

    AOF重写降低了文件占用空间,除此之外,另一个目的是:更小的AOF 文件可以更快地被Redis加载。

    AOF重写过程可以手动触发和自动触发:

    ·手动触发:直接调用bgrewriteaof命令。

    我这里写入一个命令set hello world 然后 set hello good.

    然后手动触发:


    就变成了压缩态,里面存有redis的版本。

    这样看不清楚,然后我再次写入set hello world:

    可以看到红框中就是压缩状态。

    ·自动触发:根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参 数确定自动触发时机。

    auto-aof-rewrite-min-size:表示运行AOF重写时文件最小体积,默认 为64MB。

    auto-aof-rewrite-percentage:代表当前AOF文件空间 (aof_current_size)和上一次重写后AOF文件空间(aof_base_size)的比 值。

    自动触发时机=aof_current_size>auto-aof-rewrite-min- size&&(aof_current_size-aof_base_size)/aof_base_size>=auto-aof-rewrite- percentage

    其中aof_current_size和aof_base_size可以在info Persistence统计信息中查看。

    压缩过程:

    1)执行AOF重写请求。

    如果当前进程正在执行AOF重写,请求不执行并返回如下响应:

    ERR Background append only file rewriting already in progress
    

    如果当前进程正在执行bgsave操作,重写命令延迟到bgsave完成之后再 执行,返回如下响应:

    Background append only file rewriting scheduled
    

    2)父进程执行fork创建子进程,开销等同于bgsave过程。

    3.1)主进程fork操作完成后,继续响应其他命令。所有修改命令依然写 入AOF缓冲区并根据appendfsync策略同步到硬盘,保证原有AOF机制正确性

    3.2)由于fork操作运用写时复制技术,子进程只能共享fork操作时的内 存数据。由于父进程依然响应命令,Redis使用“AOF重写缓冲区”保存这部 分新数据,防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据

    4)子进程根据内存快照,按照命令合并规则写入到新的AOF文件。每 次批量写入硬盘数据量由配置aof-rewrite-incremental-fsync控制,默认为 32MB,防止单次刷盘数据过多造成硬盘阻塞。

    5.1)新AOF文件写入完成后,子进程发送信号给父进程,父进程更新 统计信息,具体见info persistence下的aof_*相关统计。

    5.2)父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件。

    5.3)使用新AOF文件替换老文件,完成AOF重写。

    重载过程

    AOF和RDB文件都可以用于服务器重启时的数据恢复。

    1)AOF持久化开启且存在AOF文件时,优先加载AOF文件,打印如下 日志:

    * DB loaded from append only file: 5.841 seconds
    

    2)AOF关闭或者AOF文件不存在时,加载RDB文件,打印如下日志:

    * DB loaded from disk: 5.586 seconds
    

    3)加载AOF/RDB文件成功后,Redis启动成功

    4)AOF/RDB文件存在错误时,Redis启动失败并打印错误信息。

    文件校验

    加载损坏的AOF文件时会拒绝启动,并打印如下日志:

    # Bad file format reading the append only file: make a backup of your AOF file, then use ./redis-check-aof --fix <filename>
    

    对于错误格式的AOF文件,先进行备份,然后采用redis-check-aof--fix命 令进行修复,修复后使用diff-u对比数据的差异,找出丢失的数据,有些可以人工修改补全。

    AOF文件可能存在结尾不完整的情况,比如机器突然掉电导致AOF尾部 文件命令写入不全。Redis为我们提供了aof-load-truncated配置来兼容这种情 况,默认开启。加载AOF时,当遇到此问题时会忽略并继续启动,同时打印 如下警告日志:

    # !!! Warning: short read while loading the AOF file !!! # !!! Truncating the AOF at offset 397856725 !!! # AOF loaded anyway because aof-load-truncated is enabled
    

    下一节介绍持久性的问题定位和优化。

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