第五章、Redis 得持久化

Redis学习

一、总体介绍

• 只做缓存：如果你只希望你的数据在服务器运行的时候存在,你也可以不使用任何持久化方式。
• RDB 持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储。
• AOF 持久化方式记录每次对服务器写的操作,当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据,AOF命令以redis协议追加保存每次写的操作到文件末尾。Redis 还能对 AOF 文件进行后台重写,使得 AOF 文件的体积不至于过大。

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二、RDB（Redis DataBase）

2.1、RDB 简介

RDB 是 Redis 用来进行持久化的一种方式，是把当前内存中的数据集快照写入磁盘，也就是 Snapshot 快照（数据库中所有键值对数据）。恢复时是将快照文件直接读到内存里。

2.2、触发方式

RDB 有两种触发方式，分别是自动触发和手动触发。

• 1、自动触发：在 redis.conf 配置文件中的 SNAPSHOTTING 下

• save：这里是用来配置触发 Redis 的 RDB 持久化条件，也就是什么时候将内存中的数据保存到硬盘。比如“save m n”。表示 m 秒内数据集存在 n 次修改时，自动触发bgsave（这个命令下面会介绍，手动触发 RDB 持久化的命令）
  默认配置如下：

save 900 1：表示900 秒内如果至少有 1 个 key 的值变化，则保存。
save 300 10：表示300 秒内如果至少有 10 个 key 的值变化，则保存。
save 60 10000：表示60 秒内如果至少有 10000 个 key 的值变化，则保存。

如果你只是用 Redis 的缓存功能，不需要持久化，那么你可以注释掉所有的 save 行来停用保存功能。可以直接一个空字符串来实现停用：save ""

• stop-writes-on-bgsave-error ：默认值为 yes。当启用了 RDB 且最后一次后台保存数据失败，Redis 是否停止接收数据。这会让用户意识到数据没有正确持久化到磁盘上，否则没有人会注意到灾难（disaster）发生了。如果 Redis 重启了，那么又可以重新开始接收数据了。

• rdbcompression ：默认值是 yes。对于存储到磁盘中的快照，可以设置是否进行压缩存储。如果是的话，redis 会采用 LZF 算法进行压缩。如果你不想消耗 CPU 来进行压缩的话，可以设置为关闭此功能，但是存储在磁盘上的快照会比较大。

• rdbchecksum ：默认值是 yes。在存储快照后，我们还可以让 redis 使用 CRC64 算法来进行数据校验，但是这样做会增加大约 10% 的性能消耗，如果希望获取到最大的性能提升，可以关闭此功能。

• dbfilename ：设置快照的文件名，默认是 dump.rdb
• dir：设置快照文件的存放路径，这个配置项一定是个目录，而不能是文件名。默认是和当前配置文件保存在同一目录。

总结：也就是说通过在配置文件中配置的 save 方式，当实际操作满足该配置形式时就会进行 RDB 持久化，将当前的内存快照保存在 dir 配置的目录中，文件名由配置的 dbfilename 决定。

• 2、手动触发：手动触发 Redis 进行 RDB 持久化的命令有两种
  • save
  • bgsave

• save：
  该命令会阻塞当前 Redis 服务器，执行 save 命令期间，Redis 不能处理其他命令，直到 RDB 过程完成为止。显然该命令对于内存比较大的实例会造成长时间阻塞，这是致命的缺陷，为了解决此问题，Redis 提供了第二种方式。
• bgsave：
  执行该命令时，Redis 会在后台异步进行快照操作，快照同时还可以响应客户端请求。具体操作是 Redis 进程执行 fork 操作创建子进程，RDB 持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。阻塞只发生在 fork 阶段，一般时间很短。

总结：

• 基本上 Redis 内部所有的RDB操作都是采用 bgsave 命令。
• 执行执行 flushall 命令，也会产生 dump.rdb 文件，但里面是空的。

2.3、恢复数据

• 将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可，redis 就会自动加载文件数据至内存了。Redis 服务器在载入 RDB 文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成为止。
• 获取 redis 的安装目录可以使用 config get dir 命令。
• 载入备份文件数据得标识是：
  

2.4、停止 RDB 持久化

• 有些情况下，我们只想利用 Redis 的缓存功能，并不像使用 Redis 的持久化功能，那么这时候我们最好停掉 RDB 持久化。可以通过上面讲的在配置文件 redis.conf 中，可以注释掉所有的 save 行来停用保存功能或者直接一个空字符串来实现停用：save ""
• 也可以通过命令：redis-cli config set save " "

2.5、RDB 优势和劣势

• 1、、优势

• 1.RDB是一个非常紧凑(compact)的文件，它保存了redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份和灾难恢复。
• 2.生成RDB文件的时候，redis主进程会fork()一个子进程来处理所有保存工作，主进程不需要进行任何磁盘IO操作。
• 3.RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

• 2、劣势

• 1、RDB 方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为 bgsave 每次运行都要执行 fork 操作创建子进程，属于重量级操作，如果不采用压缩算法(内存中的数据被克隆了一份，大致2倍的膨胀性需要考虑)，频繁执行成本过高(影响性能)
• 2、RDB 文件使用特定二进制格式保存，Redis 版本演进过程中有多个格式的 RDB 版本，存在老版本 Redis 服务无法兼容新版 RDB 格式的问题(版本不兼容)
• 3、在一定间隔时间做一次备份，所以如果 redis 意外 down 掉的话，就会丢失最后一次快照后的所有修改(数据有丢失)。

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三、AOF（Append Only File）

RDB 持久化存在一个缺点是一定时间内做一次备份，如果 redis 意外 down 掉的话，就会丢失最后一次快照后的所有修改(数据有丢失)。对于数据完整性要求很严格的需求。
这时候来看另一种持久化方式-AOF

3.1、AOF 简介

Redis 的持久化方式之一 RDB 是通过保存数据库中的键值对来记录数据库的状态。而另一种持久化方式 AOF 则是通过保存 Redis 服务器所执行的写命令来记录数据库状态。

redis 写入数据

RDB 持久化方式就是将上图中 str1,str2,str3 这三个键值对保存到 RDB 文件中，而 AOF 持久化则是将执行的 set,sadd,lpush 三个命令保存到 AOF 文件中。

3.2、AOF 配置

在 redis.conf 配置文件的 APPEND ONLY MODE 下

• appendonly：默认值为 no，也就是说 redis 默认使用的是 rdb 方式持久化，如果想要开启 AOF 持久化方式，需要将 appendonly 修改为 yes。
• appendfilename ：aof 文件名，默认是"appendonly.aof"
• appendfsync：aof 持久化策略的配置；
  • no 表示不执行 fsync，由操作系统保证数据同步到磁盘，速度最快，但是不太安全；
  • always 表示每次写入都执行 fsync，以保证数据同步到磁盘，效率很低
  • everysec 表示每秒执行一次 fsync，可能会导致丢失这 1s 数据。通常选择 everysec ，兼顾安全性和效率。
• no-appendfsync-on-rewrite：在 aof 重写或者写入 rdb 文件的时候，会执行大量 IO，此时对于 everysec 和 always 的 aof 模式来说，执行 fsync 会造成阻塞过长时间，no-appendfsync-on-rewrite 字段设置为默认设置为 no。如果对延迟要求很高的应用，这个字段可以设置为 yes，否则还是设置为 no，这样对持久化特性来说这是更安全的选择。 设置为 yes 表示 aof rewrite 期间对新写操作不 fsync,暂时存在内存中,等 rewrite 完成后再写入，默认为 no，建议 yes。Linux 的默认 fsync 策略是 30 秒。可能丢失 30 秒数据。默认值为 no。
• auto-aof-rewrite-percentage：默认值为 100。aof 自动重写配置，当目前 aof 文件大小超过上一次重写的 aof 文件大小的百分之多少进行重写，即当 aof 文件增长到一定大小的时候，Redis 能够调用 bgrewriteaof 对日志文件进行重写。当前 AOF 文件大小是上次日志重写得到 AOF 文件大小的二倍（设置为100）时，自动启动新的日志重写过程。
• auto-aof-rewrite-min-size：64mb。设置允许重写的最小 aof 文件大小，避免了达到约定百分比但尺寸仍然很小的情况还要重写。
• aof-load-truncated：aof 文件可能在尾部是不完整的，当 redis 启动的时候，aof 文件的数据被载入内存。重启可能发生在 redis 所在的主机操作系统宕机后，尤其在 ext4 文件系统没有加上 data=ordered 选项，出现这种现象 redis 宕机或者异常终止不会造成尾部不完整现象，可以选择让 redis 退出，或者导入尽可能多的数据。如果选择的是 yes，当截断的 aof 文件被导入的时候，会自动发布一个 log 给客户端然后 load。如果是 no，用户必须手动 redis-check-aof 修复 AOF 文件才可以。默认值为 yes

3.3、开启 AOF

• 将 redis.conf 的 appendonly 配置改为 yes 即可。
• AOF 保存文件的位置和 RDB 保存文件的位置一样，都是通过 redis.conf 配置文件的 dir 配置。
• 可以通过 config get dir 命令获取保存的路径。

3.4、AOF 文件恢复

重启 Redis 之后就会进行 AOF 文件的载入，异常修复命令：redis-check-aof --fix 进行修复

3.5、AOF 重写

• 1、AOF 重写后文件内容形式

由于 AOF 持久化是 Redis 不断将写命令记录到 AOF 文件中，随着 Redis 不断的进行，AOF 的文件会越来越大，文件越大，占用服务器内存越大以及 AOF 恢复要求时间越长。为了解决这个问题，Redis 新增了重写机制，当AOF文件的大小超过所设定的阈值时，Redis 就会启动 AOF 文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。可以使用命令 bgrewriteaof 来重写。

redis写入数据命令

如上图：如果不进行 AOF 文件重写，那么 AOF 文件将保存四条 SADD 命令，如果使用 AOF 重写，那么 AOF 文件中将只会保留下面一条命令：sadd animals "dog" "tiger" "panda" "lion" "cat"

也就是说 AOF 文件重写并不是对原文件进行重新整理，而是直接读取服务器现有的键值对，然后用一条命令去代替之前记录这个键值对的多条命令，生成一个新的文件后去替换原来的 AOF 文件

• 2、AOF 重写触发

AOF 文件重写触发机制：通过 redis.conf 配置文件中的 auto-aof-rewrite-percentage：默认值为 100，以及 auto-aof-rewrite-min-size：64mb 配置，也就是说默认Redis会记录上次重写时的 AOF 大小，默认配置是当 AOF 文件大小是上次 rewrite 后大小的一倍且文件大于 64M 时触发。

• 3、AOF 重写原理过程

这里再提一下，我们知道 Redis 是单线程工作，如果 重写 AOF 需要比较长的时间，那么在重写 AOF 期间，Redis 将长时间无法处理其他的命令，这显然是不能忍受的。Redis为了克服这个问题，解决办法是将 AOF 重写程序放到子程序中进行，这样有两个好处：
　　①、子进程进行 AOF 重写期间，服务器进程（父进程）可以继续处理其他命令。
　　②、子进程带有父进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免使用锁的情况下，保证数据的安全性。
　　使用子进程解决了上面的问题，但是新问题也产生了：因为子进程在进行 AOF 重写期间，服务器进程依然在处理其它命令，这新的命令有可能也对数据库进行了修改操作，使得当前数据库状态和重写后的 AOF 文件状态不一致。
　　为了解决这个数据状态不一致的问题，Redis 服务器设置了一个 AOF 重写缓冲区，这个缓冲区是在创建子进程后开始使用，当 Redis 服务器执行一个写命令之后，就会将这个写命令也发送到 AOF 重写缓冲区。当子进程完成 AOF 重写之后，就会给父进程发送一个信号，父进程接收此信号后，就会调用函数将 AOF 重写缓冲区的内容都写到新的 AOF 文件中。
　　这样将 AOF 重写对服务器造成的影响降到了最低。

3.6、AOF 的优缺点

• 1、优点：
  　　>①、AOF 持久化的方法提供了多种的同步频率，即使使用默认的同步频率每秒同步一次，Redis 最多也就丢失 1 秒的数据而已。
  　　②、AOF 文件使用 Redis 命令追加的形式来构造，因此，即使 Redis 只能向 AOF 文件写入命令的片断，使用 redis-check-aof 工具也很容易修正 AOF 文件。
  　　③、AOF 文件的格式可读性较强，这也为使用者提供了更灵活的处理方式。例如，如果我们不小心错用了 FLUSHALL 命令，在重写还没进行时，我们可以手工将最后的 FLUSHALL 命令去掉，然后再使用 AOF 来恢复数据。

• 2、缺点：
  　　>①、对于具有相同数据的的 Redis，AOF 文件通常会比 RDF 文件体积更大。
  　　②、虽然 AOF 提供了多种同步的频率，默认情况下，每秒同步一次的频率也具有较高的性能。但在 Redis 的负载较高时，RDB 比 AOF 具好更好的性能保证。
  　　③、RDB 使用快照的形式来持久化整个 Redis 数据，而 AOF 只是将每次执行的命令追加到 AOF 文件中，因此从理论上说，RDB 比 AOF 方式更健壮。官方文档也指出，AOF 的确也存在一些 BUG，这些 BUG 在 RDB 没有存在。

• 3、which one 那么对于 AOF 和 RDB 两种持久化方式，我们应该如何选择呢？

　　>如果可以忍受一小段时间内数据的丢失，毫无疑问使用 RDB 是最好的，定时生成 RDB 快照（snapshot）非常便于进行数据库备份， 并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快，而且使用 RDB 还可以避免 AOF 一些隐藏的 bug；否则就使用 AOF 重写。但是一般情况下建议不要单独使用某一种持久化机制，而是应该两种一起用，在这种情况下,当redis重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整。Redis 后期官方可能都有将两种持久化方式整合为一种持久化模型。

3.7、RDB-AOF混合持久化

在 Redis4.0 之后又新增了 RDB-AOF 混合持久化方式。

• aof-use-rdb-preamble：设置为 yes 表示开启，设置为 no 表示禁用。

当开启混合持久化时，主进程先 fork 出子进程将现有内存副本全量以 RDB 方式写入 aof 文件中，然后将缓冲区中的增量命令以 AOF 方式写入 aof 文件中，写入完成后通知主进程更新相关信息，并将新的含有 RDB 和 AOF 两种格式的 aof 文件替换旧的 aof 文件。
简单来说：混合持久化方式产生的文件一部分是 RDB 格式，一部分是 AOF 格式。
这种方式优点我们很好理解，缺点就是不能兼容 Redis4.0 之前版本的备份文件了

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四、总结 (Which one)

• 同时开启两种持久化方式

在这种情况下,当 redis 重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据,
因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整.
RDB 的数据不实时，同时使用两者时服务器重启也只会找 AOF 文件。那要不要只使用AOF呢？作者建议不要，因为 RDB 更适合用于备份数据库(AOF 在不断变化不好备份)，
快速重启，而且不会有 AOF 可能潜在的 bug，留着作为一个万一的手段。

• 性能建议

• 因为 RDB 文件只用作后备用途，建议只在 Slave 上持久化 RDB 文件，而且只要15分钟备份一次就够了，只保留 save 900 1 这条规则。
• 如果 Enalbe AOF，好处是在最恶劣情况下也只会丢失不超过两秒数据，启动脚本较简单只 load 自己的 AOF 文件就可以了。代价一是带来了持续的 IO，二是 AOF rewrite 的最后将 rewrite 过程中产生的新数据写到新文件造成的阻塞几乎是不可避免的。只要硬盘许可，应该尽量减少 AOF rewrite 的频率，AOF 重写的基础大小默认值64M太小了，可以设到 5G以上。默认超过原大小100%大小时重写可以改到适当的数值。
• 如果不 Enable AOF ，仅靠 Master-Slave Replication 实现高可用性也可以。能省掉一大笔 IO 也减少了 rewrite 时带来的系统波动。代价是如果 Master/Slave 同时倒掉，会丢失十几分钟的数据，启动脚本也要比较两个 Master/Slave 中的 RDB 文件，载入较新的那个。新浪微博就选用了这种架构。