【redis学习篇】Redis三种持久化方式详解

news2024/11/15 1:45:42

官方文档

一、Redis持久性

Redis如何将数据写入磁盘

持久性是指将数据写入持久存储，如固态磁盘（SSD）。Redis提供了一系列持久性选项。其中包括：

RDB（快照）：RDB持久性以指定的时间间隔执行数据集的时间点快照。
AOF（追加写文件）：AOF持久性记录服务器接收到的每个写入操作。然后可以在服务器启动时再次回放这些操作，重建原始数据集。使用与Redis协议本身相同的格式记录命令。
无持久性：您可以完全禁用持久性。这有时在缓存时使用。
RDB+AOF：您也可以在同一实例中组合AOF和RDB。

二、RDB快照（snapshot）

默认情况下，Redis会将内存数据库的快照保存在一个名为 **dump.rdb**的二进制文件中。
你可以配置Redis，当满足“N秒内数据集至少有M个改动”的条件时，自动保存一次数据集。

例如，以下配置会让Redis在满足“60秒内有至少1000个键被改动”的条件下自动保存一次：

save 60 1000 //要关闭RDB，只需要将所有的save保存策略注释掉即可。

此外，你还可以手动执行命令来生成RDB快照，只需要进入Redis客户端，执行save或bgsave命令，就可以生成dump.rdb文件。每次执行这些命令时，都会将Redis内存中的快照保存到一个新的RDB文件中，并覆盖原有的RDB快照文件。

2.1 bgsave的写时复制(COW)机制

Redis 通过利用操作系统提供的写时复制技术（Copy-On-Write, COW），在生成快照的同时，可以正常处理写命令。
换句话说，当满足写快照的条件时，主线程会fork一个bgsave 子进程，这个子进程可以共享主线程的所有内存数据。
bgsave 子进程运行后，开始读取主线程的内存数据，并将其写入 RDB 文件 副本。
此时，如果主线程对这些数据也都是读操作，那么，主线程和 bgsave 子进程就不会产生影响。
但是，如果主线程要修改一块数据，那么，这块数据将会被复制一份，生成该数据的副本。
然后，bgsave 子进程会把这个副本数据写入 RDB 文件，而在这个过程中，主线程仍然可以直接修改原来的数据。

save与bgsave对比：

命令	save	bgsave
I/O类型	同步	异步
是否阻塞redis其它命令	是	否(在生成子进程执行调用fork函数时会有短暂阻塞)
复杂度	O(n)	O(n)
优点	不会消耗额外内存	不阻塞客户端命令
缺点	阻塞客户端命令	需要fork子进程，消耗内存

配置自动生成rdb文件后台使用的是bgsave方式。

2.2 RDB方式存在的问题

RDB是满足了配置的条件才会进行持久化操作的，但是不能更改为每一秒都进行改动就写快照，因为RDB记录的是整个内存数据，这样会严重影响性能。
如果在未满足生成快照的条件之前，Redis就 宕机 了，就会导致数据丢失。

三、AOF（append-only file）

快照功能并不是非常耐久（durable）：如果 Redis 因为某些原因而造成故障停机，那么服务器将丢失最近写入、且仍未保存到快照中的那些数据。
从 1.1 版本开始， Redis 增加了一种完全耐久的持久化方式： AOF 持久化，将修改的每一条指令追加写进文件 appendonly.aof 中(先写入os cache，每隔一段时间fsync到磁盘)

比如执行命令“set zhuge 666”，aof文件里会记录如下数据

*3
$3
set
$5
zhuge
$3
666

这是一种 resp 协议格式数据，星号 后面的数字代表命令有多少个参数，$号 后面的数字代表这个参数有几个字符

注意：如果执行带过期时间的set命令，aof文件里记录的是并不是执行的原始命令，而是记录key过期的 时间戳

比如执行“set tuling 888 ex 1000”，对应aof文件里记录如下

*3
$3
set
$6
tuling
$3
888
*3
$9
PEXPIREAT
$6
tuling
$13
1604249786301

你可以通过修改配置文件来打开 AOF 功能：

appendonly yes

开启后，每当 Redis 执行一个改变数据集的命令时（比如 SET），这个命令就会被追加到 AOF 文件的末尾。
这样的话，当 Redis 重新启动时，程序就可以通过重新执行 AOF 文件中的命令来达到重建数据集的目的。

3.1 配置 Redis 数据 fsync 到磁盘

有三个选项：

appendfsync always：每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync ，非常慢，也非常安全。
appendfsync everysec：每秒 fsync 一次，足够快，并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。
appendfsync no：从不 fsync ，将数据交给操作系统来处理。更快，也更不安全的选择。

推荐（并且也是默认）的措施为每秒 fsync 一次，这种 fsync 策略可以兼顾速度和安全性。

3.2 AOF重写

AOF文件里可能有太多没用指令，所以AOF会定期根据内存的最新数据生成aof文件

例如，执行了如下几条命令：

127.0.0.1:6379> incr readcount
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr readcount
(integer) 2
127.0.0.1:6379> incr readcount
(integer) 3
127.0.0.1:6379> incr readcount
(integer) 4
127.0.0.1:6379> incr readcount
(integer) 5

重写后AOF文件里变成

*3
$3
SET
$2
readcount
$1
5

3.3 AOF自动重写频率配置

# auto-aof-rewrite-min-size 64mb   //aof文件至少要达到64M才会自动重写，文件太小恢复速度本来就很快，重写的意义不大
# auto-aof-rewrite-percentage 100  //aof文件自上一次重写后文件大小增长了100%则再次触发重写

当然AOF还可以手动重写，进入redis客户端执行命令 bgrewriteaof 重写AOF

注意：AOF重写redis会fork出一个子进程去做(与bgsave命令类似)，不会对redis正常命令处理有太多影响

RDB 和 AOF ，我应该用哪一个？

方式	RDB	AOF
启动优先级	低	高
体积	小(二进制压缩的方式存储)	大
恢复速度	快	慢
数据安全性	容易丢数据	根据策略决定

redis启动时如果既有rdb文件又有aof文件则 优先选择aof文件恢复数据，因为aof一般来说数据更全一点。

四、Redis 4.0 混合持久化

重启 Redis 时，我们很少使用 RDB来恢复内存状态，因为会丢失大量数据。
我们通常使用 AOF 日志重放，但是重放 AOF 日志性能相对 RDB来说要慢很多，这样在 Redis 实例很大的情况下，启动需要花费很长的时间。
Redis 4.0 为了解决这个问题，带来了一个新的持久化选项——混合持久化。

通过如下配置可以开启混合持久化(必须先开启aof)：

# aof-use-rdb-preamble yes

如果开启了混合持久化，AOF在重写时，不再是单纯将内存数据转换为RESP命令写入AOF文件
而是将重写这一刻之前的内存做RDB快照处理，并且将RDB快照内容和增量的AOF修改内存数据的命令存在一起，都写入新的AOF文件
新的文件一开始不叫appendonly.aof，等到重写完新的AOF文件才会进行改名，覆盖原有的AOF文件，完成新旧两个AOF文件的替换。
于是在 Redis 重启的时候，可以 先加载 RDB 的内容，然后再重放增量 AOF 日志就可以完全替代之前的 AOF 全量文件重放，因此重启效率大幅得到提升。

混合持久化AOF文件结构如下

在这里插入图片描述