还不懂 redis 持久化？看看这个
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2021-05-23 13:23
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作者 | Virtuals
来源 | urlify.cn/6Jjii2
Redis 是一个内存数据库，为了保证数据不丢失，必须把数据保存到磁盘，这就叫做持久化。
Redis 有两种持久化方法: RDB 方式以及 AOF 方式
RDB 持久化
前言
RDB持久化把内存中的数据持久化到硬盘，生成RDB文件，也就是“快照”。通过RDB文件可以重新恢复内存中的数据。RDB文件是一个压缩过的文件，因此RDB持久化的体积比AOF小，因为存储的是数据，所以恢复很快，性能好，但是可能会丢失最后一次持久化的数据。
RDB持久化机制的两种方式
显示开启持久化
Save命令
SAVE命令会阻塞Redis服务器的主进程，直到RDB文件创建完毕。在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求
BGSAVE命令
BGSAVE命令会fork一个子进程，由子进程负责创建RDB文件，父进程继续处理命令请求
子进程执行BGSAVE命令期间，SAVE、BGSAVE命令会被父进程拒绝。因为Redis不允许两个进程同时进行持久化
BGSAVE和BGREWRITEAOF命令同样不能同时执行，性能考虑
自动持久化机制
通过配置文件redis.conf
# 多久持久化一次🐲🐲
# 900秒内有一个key改动 300秒内10个 60秒内10000个
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
底层实现：
Redis 服务器的周期性操作函数 serverCron 默认每100ms执行一次，该函数用户对正在执行的服务器进行维护，它的其中一项工作就是检查save 选项所设置的持久化条件是否满足，满足的话执行 BGSAVE 命令
Redis 使用 saveparams 数组保存持久化条件
dirty 计数器 和 lastsave 记录上一次持久化到现在修改了几次和上一次执行SAVE或者BGSAVE的时间戳
RDB文件的结构
参考《REDIS设计与实现》P125
后续补充，先说一下目前总结，其实也就是databases的结构：
redis 有多个数据库，如果每个数据库都为空，那么databases也为空。如果不是的话，database的结构差不多是这样的：
key_value_pairs 部分保存了该数据库中所有的键值对数据，如果键值对带有过期时间，过期时间也会和键值对保存在一起。会根据value的不同类型采用不同的结构存储
接下来看一个完整的 RDB 文件结构示例，包含0号数据库和3号数据库
key_value_pairs 字段详解~（挖个坑）
分析RDB文件
使用od -c dump.rdb命令根据rdb文件的结构人工分析，或者使用工具 redis-dump-check 分析。分析 RDB 文件其实没有实际的意义，但可以帮助我们进一步理解 RDB 文件的结构。
AOF持久化
引言
AOF持久化与RDB持久化不同，RDB持久化把内存中的数据按照某种格式存储到硬盘中，而AOF持久化是把所有写命令记录到硬盘，恢复的时候需要重新执行所有写命令。
在这个AOF文件里面，除了用于指定数据库的 SELECT 命令是服务器自动添加的之外，其他都是我们之前通过客户端发送的命令。
AOF 持久化的实现机制
AOF 持久化的实现有三步：
命令追加：每执行完一个写命令后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器内核的 aof_buf 缓冲区的末尾
命令写入：操作系统调用 write 函数，将aof_buf 缓冲区的数据排入队列，晚些时候一起写入磁盘
命令同步：操作系统调用 fsync 和 fdatasync 两个同步函数，强制让操作系统立即把队列中的数据写入磁盘
总的来说其实就是每执行完一次写命令（也叫做一个事件循环），redis 都会把这条命令格式化后写到缓冲区，再从缓冲区持久化到磁盘。但是你可能会有疑问，这不是两步吗，为什么 write 函数不能直接把缓冲区的数据同步到磁盘，这就涉及 Linux 内核关于文件 IO 的知识了，这里简单解释一下。
为了提高文件的写入效率,在现代操作系中,当用户调用 write函数,将一些数据写入到文件的时候,操作系统通常会将写入数据暂时保存在一个内存缓冲区（队列）里面, 等到队列的空间被填满、或者超过了指定的时限之后,才真正地将队列中的数据写入到磁盘里面。这种方式又叫做延迟写。
如何开启和配置 AOF 持久化
同样是配置 redis.conf 文件
# 是否开启aof持久化🐲🐲
appendonly no
# aof持久化文件名
appendfilename "appendonly.aof"
# aof持久化策略 默认是一秒持久化一次🐲🐲
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no
上述的持久化策略就是配置 命令同步 的时机。
no：只有等队列满了数据才会持久化到磁盘。如果此时服务器宕机了，可能会丢失上次同步之后的所有命令数据。效率最高。
always：每写入一条命令就要同步一次，安全性最高，最多丢失一条命令的数据。但是效率最低。
everysec：每一秒钟执行同步一次，最多丢失一秒的数据。
如何载入AOF文件还原数据
也就是如何通过AOF文件还原数据库的过程
创建一个不带网络连接的伪客户端。因此redis命令只能在客户端的上下文执行
从AOF 文件中分析一条写命令
客户端执行命令，循环2 3 过程
AOF重写机制
引言
随着服务器运行时间的流逝，可能会频繁的对同一个 key 进行很多写操作，AOF 文件中的内容会越来越多，文件越来越大，如果不加以控制，会对服务器造成影响，还原数据的时间也加长。
比如现在有一个键值对为list类型，在服务器运行时间，你对这个key进行了十次写操作。AOF在持久化时就要保存十条命令，但是我们只保存一条命令也可以还原此key的状态。
重写机制就是这样实现的：Redis 服务器创建一个新的 AOF 文件替代现有的 AOF 文件，新旧两个文件保存的数据库状态相同，但是新的 AOF 文件不会包含浪费空间的冗余命令，只保存必须的命令，因此新的AOF 体积就要小得多。
触发方式
手动触发
使用
BGREWRITEAO命令，fork 子进程重写aof自动触发，配置redis.conf
# 重写aof文件的配置🐲🐲
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
实现机制
通过读取服务器当前数据库状态来实现的，不依赖旧的 AOF 文件。
如果服务器想要用最小的命令来记录 key 的状态，最简单高效的方法就是读取 key 的值，记录一条插入（add、push ....）的命令。一条就完事，不用在意以前的写命令是什么。
因为AOF重写会进行大量的写入操作，因此 Redis 使用单个子进程来处理命令请求实现AOF重写，缩小AOF文件体积。
为什么是进程不是线程呢？
子进程重写期间，服务器父进程可以继续处理命令请求
子进程有服务器进程的数据副本，不会导致线程安全问题
总结
Redis 持久化有RDB持久化和AOF持久化两种，RDB效率高但是可能会丢失大量数据，安全性较低，AOF效率低但是安全性高。
Redis 默认使用的持久化方式是RDB持久化
AOF 重写的目的是为了减小aof文件的体积
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