持久化

内存中的数据是不持久的，要想做到持久，就需要把redis中的数据存储到硬盘

redis插入数据：需要把这个数据同时写入到内存和硬盘，写入是有策略的

redis读取数据：当查询某个数据的时候，直接从内存中读取

硬盘的数据只是在redis重启的时候，用来恢复内存中的数据

代价：消耗了更多的空间，同一份数据，存储了两遍

redis实现持久化的策略

RDB（定期备份）

RDB定期把我们redis内存中的所有数据，都写入硬盘中，生成一个快照，后续redis一旦重启了，（内存中的数据没有了），就可以根据刚才的快照，把内存中的数据给恢复回来

定期有两种策略：手动触发和自动触发

手动触发

save

程序员通过redis客户端，执行特定的命令，来触发快照的生成。执行save的时候，redis就会生成快照操作，此时就会阻塞redis的其他客户端的命令，导致类似于key*的后果，所以不太建议使用save

bgsave

bg→background，不会影响redis服务器处理其他客户端的请求和命令，此处redis通过多进程的方式来完成的并发编程，具体原理如下：

1. 执⾏ bgsave 命令，Redis ⽗进程判断当前进是否存在其他正在执⾏的⼦进程，如 RDB/AOF ⼦进
   程，如果存在 bgsave 命令直接返回。
2. ⽗进程执⾏ fork 创建⼦进程，fork 过程中⽗进程会阻塞，通过 info stats 命令查看
   latest_fork_usec 选项，可以获取最近⼀次 fork 操作的耗时，单位为微秒。
3. ⽗进程 fork 完成后，bgsave 命令返回 “Background saving started” 信息并不再阻塞⽗进程，可以继续响应其他命令。
4. ⼦进程创建 RDB ⽂件，根据⽗进程内存⽣成临时快照⽂件，完成后对原有⽂件进⾏原⼦替换。执⾏ lastsave 命令可以获取最后⼀次⽣成 RDB 的时间，对应 info 统计的 rdb_last_save_time 选
   项。
5. 进程发送信号给⽗进程表⽰完成，⽗进程更新统计信息。

redis生成的rdb文件是存放在redis的工作目录中的

配置文件中有rdb的配置路径，cd /etc/redis/redis.conf，rdb文件的路径为：/var/lib/redis，默认rdb生成持久化的名字为dump.rdb，它是一个二进制文件，把内存中的数据以压缩的形式保存到这个二进制文件中（压缩的形式，会消耗一定的CPU资源，但是能节省存储空间），自己不要修改，会出错，后续redis服务器重新启动，就会尝试加载这个rdb文件。如果发现格式错误，就可能会加载数据失败

rdb文件即使我们不主动去修改它，它也可能会出错(主从复制)，例如网络传输会有问题，导致这个文件被破坏

redis提供了rdb文件检查工具→redis-check-rdb*

rdb持久化操作可以触发多次，当执行生成rdb镜像操作的时候，此时就要把生成的快照数据，先保存到一个临时文件中，当这个快照生成完毕之后，再删除之间的rdb文件，把新生成的临时的rdb文件名字改成刚刚的dump.rdb

rdb文件中的数据，不是插入了数据，就会立即更新

rdb的触发时机：

1.手动（save,bgsave）

2.自动（配置文件中，进行设置）

自动触发

虽然此处的这些值可以随便修改，但是修改上述数据的时候有一个原则：生成一个rdb快照，这个成本比较高，不能让这个操作执行的太频繁了，正因为rdb生成的操作不能太频繁，这就导致，快照里的数据和当前实时的数据会存在偏差，例如save 60 10000，两次生成rdb之间的间隔，最少是60秒这就导致如果在60秒内服务器挂了，这些数据就全部丢了

实际操作

1.手动执行save&bgsave触发生成一次快照

插入几个key之后，我们使用bgsave，bgsave瞬间完成，因为这里的数据比较少，在redis服务器重启的后，会加载rdb文件的内容，恢复之前在内存中的状态

2.插入新的key，不手动执行bgsave

我们插入少量的key，让它达不到自动触发的值，使用service redis-server restart，重启以后我们会发现key依旧存在

但是如果使用kill命令去杀死就不存在

结论：如果是通过正常流畅重启redis服务器，此时redis服务器会在退出的时候，自动触发生成rdb的操作，但是如果是异常重启（kill -9或者服务器掉电等）此时redis服务器来不及生成rdb，导致数据丢失

所以redis生成快照的操作，不仅有手动触发，也可以自动触发，自动触发的几种情况

1.通过配置文件中save执行M时间内，修改N次
2.通过shutdown命令（redis里的一个命令），或者service redis-server restart命令关闭服务器也会触发
3.redis进行主从复制的时候，主节点也会自动生成rdb快照，然后把rdb快照文件内容传输给从节点（后面介绍）

3.bgsave操作流程是创建子进程，子进程完成持久化操作（难以观察到子进程，因为执行速度太快），持久化会把数据写入到新的文件中，然后用新的文件替换旧的文件（可以观察到）

可以使用stat命令，查看文件的inode编号

重点：如果直接使用save命令，此时是不会触发子进程和文件替换逻辑，如果是sav就直接在当前进程中，往刚才的同一个文件中写入数据了

Linux文件系统 文件系统典型的组织方式（ext4）主要把整个文件系统分成了三大部分
1.超级快（存放一些管理信息）
2.inode区（存放inode节点，每个节点都会分配一个inode数据结构，包含了文件的各种元数据）
3.block（存放文件的内容数据）

4.通过配置自动生成rdb快照

利用如下条件，再去看dump.rdb，会自动更改

执行flushall也会清空rdb文件

配置文件修改之后，一定要重新启动服务器，才能生效，如果想立即生效，也可以通过命令的方式修改

5.把rdb文件，故意改坏了，会如何？

手动的把rdb文件内容改坏，一定是通过kill进程的方式（如果不是kill的话，它会保存正确的结果，修改不会真正生效），然后重启redis服务器，不过redis服务器有可能看起来没受到什么影响，还是能正确获取到key，这里redis会怎么样，取决于rdb文件坏在哪里，如果改坏的地方是文件末尾，对前面的内容没什么影响，但是如果更改的是中间，那redis服务器可能就重启不了了

redis服务器挂了的时候，可以看看redis日志，在/var/log/redis路径下，查看下面的redis-server.log即可

rdb文件是二进制的，直接就把坏的rdb文件交给redis服务器去使用，得到的结果是不可预期的，可能redis服务器能启动，但得到的数据也可能有问题，也可能redis服务器直接启动失败

redis提供了rdb文件检查工具→redis-check-rdb

rdb的优缺点

• RDB 是⼀个紧凑压缩的⼆进制⽂件，代表 Redis 在某个时间点上的数据快照。⾮常适⽤于备份，全量复制等场景。⽐如每 6 ⼩时执⾏ bgsave 备份，并把 RDB ⽂件复制到远程机器或者⽂件系统中（如 hdfs）⽤于灾备。
• Redis 加载 RDB 恢复数据远远快于 AOF 的⽅式。（RDB使用的二进制方式来组织数据，直接把数据读取到内存中，按照字节的格式取出来，放到结构体/对象中，AOF是使用文本的方式组织数据，需要一系列的字节串切分操作）
• 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 创建⼦进程，属于重量级操作，频繁执⾏成本过⾼。
• 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 RDB 版本，兼容性可能有⻛
  险（rdb文件新老版本不兼容，我们可以写一个程序，直接遍历旧的redis中所有的key，把数据取出来放到新版本的redis中）。

AOF（定时备份）

类似于mysql的bin log，会把用户的每个操作都记录到文件中。当redis重新启动的时候，就会读取aof文件中的内容，用来恢复数据。当开启aof的时候，rdb就不生效了，启动的时候不再读取rdb文件内容了

aof默认不开启，我们需要自行设置，在/etc/redis，在redis.conf里面更改，把appendonly no改为appendonly yes

所在的目录和rdb一样，/var/lib/redis，插入数据以后，查看appendonly.aof

可以看出AOF是一个文本文件，每次的操作都会被记录到文本文件中，通过一些特殊符号作为分隔符，来对命令的细节做区分（分隔符的规则，不要研究）

引入AOF之后，又要写内存，又要写硬盘，还能和之前一样快吗？

AOF工作流程

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 服务器启动时，可以加载 AOF ⽂件进⾏数据恢复。

所以实际上没有影响，原因如下：

1. AOF机制并非直接让工作线程把数据写入硬盘，而是先写入一个内存中的缓冲区，积累一波之后，再统一写入硬盘
2. AOF是每次把新的操作写入到原有文件末尾，属于顺序写入

如果把数据写入到缓冲区里，本质还是在内存，这个时候进程挂了或者主机掉电了，缓冲区来不及写入硬盘，数据会丢失

redis给出了一些选项，在/ect/redis/redis.conf

系统调⽤ write 和 fsync 说明：

1. write 操作会触发延迟写（delayed write）机制。Linux 在内核提供⻚缓冲区⽤来提供硬盘 IO 性
   能。write 操作在写⼊系统缓冲区后⽴即返回。同步硬盘操作依赖于系统调度机制，例如：缓冲区⻚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。
2. Fsync 针对单个⽂件操作，做强制硬盘同步，fsync 将阻塞直到数据写⼊到硬盘。
3. 配置为 always 时，每次写⼊都要同步 AOF ⽂件，性能很差，在⼀般的 SATA 硬盘上，只能⽀持⼤约⼏百 TPS 写⼊。除⾮是⾮常重要的数据，否则不建议配置。
4. 配置为 no 时，由于操作系统同步策略不可控，虽然提⾼了性能，但数据丢失⻛险⼤增，除⾮数据重要程度很低，⼀般不建议配置。
5. 配置为 everysec，是默认配置，也是推荐配置，兼顾了数据安全性和性能。理论上最多丢失 1秒的数据。

结论：刷新频率越高，性能就影响越大，同时数据的可靠性越高，否则反之

AOF文件持续增长，体积会越来越大，会影响到redis下次启动的启动时间，因为aof文件中，有一些内容是冗余的，例如：

因此redis就存在一个机制，能够针对aof文件进行整理操作，这个整理能够去除其中的冗余操作，并且合并一些操作，达到给aof文件瘦身的效果，重写的原理：根据内存中最终数据状态重写

重写机制

分为手动触发和自动触发

• ⼿动触发：调⽤ bgrewriteaof 命令。
• 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：表示触发重写时 AOF 的最⼩⽂件⼤⼩，默认为 64MB。
  auto-aof-rewrite-percentage：代表当前 AOF 占⽤⼤⼩相⽐较上次重写时增加的⽐例。

AOF重写流程

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。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。
2. ⽗进程执⾏ fork 创建⼦进程。
3. 重写

子进程写新的aof文件的同时，父进程仍然在不停的接收客户端的新的请求。父进程还是会写把这些请求产生的 AOF 数据先写入到缓冲区再刷新到原有的 AOF 文件里，在创建子进程的一瞬间，子进程就继承了当前父进程的内存状态。因此，子进程里的内存数据是 父进程 fork 之前的状态。fork 之后，新来的请求，对内存造成的修改，是子进程不知道的，此时，父进程这里又准备了一个 aof rewrite buf缓冲区，专门放fork 之后收到的数据，子进程这边，把aof数据写完之后，会通过 信号 通知一下父进程，父进程再把aof rewrite buf 缓冲区中的内容也写入到新 AOF文件里，就可以用新的 AOF 文件代替1日的 AOF 文件了

疑问：父进程fork完毕之后，就已经让子进程写新的aof文件了，并且随着时间的推移，子进程很快就写完了新的文件，要让新的aof文件代替旧的，父进程此时还在继续写这个即将消亡的旧的aof文件是否还有意义？
答：极端情况下，重写过程中，重写了一半，服务器挂了，子进程内存中的数据就会丢失，新的aof文件内容还不完整，所以父进程不坚持写旧的aof文件，重启就没办法保证数据的完整性

混合持久化

在/ect/redis/redis.conf，aof-use-rdb-preamble字段来控制是否是混合持久化，默认是yes

aof本来是按照文本的方式来写入文件的，但是文本的方式写文件，后续的加载成本是比较高的，redis就引入了“混合持久化的方式”，结合了rdb和aof的特点，按照aof的方式，每一个请求/操作，都记录入文件，在触发aof重写之后，就会把当前内存的状态按照rdb的二进制格式写入到新的aof文件中，后续在进行的操作，仍然是按照aof文本的方式追加到文件后面

aof和rdb

当redis上同时存在aof文件和rdb快照的时候，此时以aof为主，因为aof中包含的数据比rdb更安全

总结

1. Redis 提供了两种持久化⽅案：RDB 和 AOF。
2. RDB 视为内存的快照，产⽣的内容更为紧凑，占⽤空间较⼩，恢复时速度更快。但产⽣ RDB 的开销较⼤，不适合进⾏实时持久化，⼀般⽤于冷备和主从复制。
3. AOF 视为对修改命令保存，在恢复时需要重放命令。并且有重写机制来定期压缩 AOF ⽂件
4. RDB 和 AOF 都使⽤ fork 创建⼦进程，利⽤ Linux ⼦进程拥有⽗进程内存快照的特点进⾏持久化，尽可能不影响主进程继续处理后续命令。