Redis持久化浅析

Redis持久化

1. RDB 持久化可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照。
2. AOF 持久化记录服务器执行的所有写操作命令，并在服务器启动

时，通过重新执行这些命令来还原数据集。

注意:

1. AOF 文件中的命令全部以 Redis协议的格式来保存，新命令会被追加到文件的末尾。
2. Redis 还可以在后台对 AOF 文件进行重写，使得 AOF 文件的体积不会超出保存数据集状态所需的实际大小。
3. Redis 还可以同时使用 AOF 持久化和 RDB 持久化。在这种情况下，当 Redis 重启时，它会优先使用 AOF 文件来还原数据集，因为 AOF 文件保存的数据集通常比 RDB 文件所保存的数据集更完整。
4. 甚至可以关闭持久化功能，让数据只在服务器运行时存在。

优缺点比较

RDB优点

1. RDB 是一个非常紧凑的文件，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，例如：你可以在最近的 24 小时内，每小时备份一次 RDB 文件，并且在每个月的每一天，也备份一个 RDB 文件。这样的话，即使遇上问题，也可以随时将数据集还原到不同的版本。
2. RDB 非常适用于灾难恢复：它只有一个文件，并且内容都非常紧凑，可以将它传送到别的数据中心。
3. RDB 可以最大化 Redis 的性能：父进程在保存 RDB 文件时唯一要做的就是 fork 出一个子进程，然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作，父进程无须执行任何磁盘 I/O 操作。
4. RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

RDB缺点

1. 由于RDB方式是每个一段时间保存一次数据，一旦发生故障停机， 数据恢复时，就可能会丢失好几分钟的数据。
2. 由于每次持久化都要fork出一个进程，在持久化过程中会停止处理客户端，如果数据量较大，且CPU时间非常紧张的话，那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。

AOF优点

1. 使用 AOF 持久化会让 Redis 变得非常耐久：你可以设置不同的fsync 策略，比如无 fsync、每秒钟一次fsync、每次执行写入命令时fsync 。 AOF 的默认策略为每秒钟 fsync 一次，在这种配置下，Redis仍然可以保持良好的性能，并且就算发生故障停机，也最多只会丢失一秒钟的数据（ fsync会在后台线程执行，所以主线程可以继续努力地处理客户端请求）。
2. AOF 文件是一个只进行追加操作的日志文件（append only log）， 因此对 AOF 文件的写入不需要进行 seek ， 即使日志因为某些原因而包含了未写入完整的命令（比如写入时磁盘已满，写入中途停机，等等）， redis-check-aof 工具也可以轻易地修复这种问题。
3. Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时，自动地在后台对 AOF 进行重写： 重写后的新 AOF 文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。 整个重写操作是绝对安全的，因为 Redis 在创建新 AOF 文件的过程中，会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面，即使重写过程中发生停机，现有的 AOF 文件也不会丢失。 而一旦新 AOF 文件创建完毕，Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件，并开始对新 AOF 文件进行追加操作。
4. AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作， 这些写入操作以 Redis 协议的格式保存， 因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂， 对文件进行分析（parse）也很轻松。 导出（export） AOF 文件也非常简单： 举个例子， 如果你不小心执行了 FLUSHALL 命令， 但只要 AOF 文件未被重写， 那么只要停止服务器， 移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令， 并重启 Redis ， 就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

AOF缺点

1. 对于相同的数据集来说，AOF文件的体积通常要大于RDB文件的体积。
2. 根据所使用的 fsync 策略，AOF的速度可能会慢于 RDB。 在一般情况下， 每秒 fsync 的性能依然非常高， 而关闭fsync可以让 AOF 的速度和 RDB 一样快， 即使在高负荷之下也是如此。 不过在处理巨大的写入载入时，RDB 可以提供更有保证的最大延迟时间(latency)。
3. AOF 在过去曾经发生过这样的 bug ： 因为个别命令的原因，导致 AOF 文件在重新载入时，无法将数据集恢复成保存时的原样。 （举个例子，阻塞命令 BRPOPLPUSH 就曾经引起过这样的 bug 。） 测试套件里为这种情况添加了测试： 它们会自动生成随机的、复杂的数据集， 并通过重新载入这些数据来确保一切正常。 虽然这种 bug 在 AOF 文件中并不常见， 但是对比来说， RDB 几乎是不可能出现这种 bug 的。

RDB快照

基本描述

在默认情况下， Redis 将数据库快照保存在名字为 dump.rdb 的二进制文件中。
你可以对 Redis 进行设置， 让它在“ N 秒内数据集至少有 M 个改动”这一条件被满足时， 自动保存一次数据集。
你也可以通过调用 SAVE 或者 BGSAVE ， 手动让 Redis 进行数据集保存操作。
比如说， 以下设置会让 Redis 在满足“ 60 秒内有至少有 1000 个键被改动”这一条件时， 自动保存一次数据集：

save 60 1000

这种持久化方式被称为快照（snapshot）。

运作方式

当 Redis 需要保存 dump.rdb 文件时， 服务器执行以下操作：

1. Redis 调用 fork() ，同时拥有父进程和子进程。
2. 子进程将数据集写入到一个临时 RDB 文件中。
3. 当子进程完成对新 RDB 文件的写入时，Redis 用新 RDB 文件替换原来的 RDB 文件，并删除旧的 RDB 文件。

这种工作方式使得 Redis 可以从写时复制（copy-on-write）机制中获益。

AOF方式

基本描述

快照功能并不是非常耐久：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。
尽管对于某些程序来说， 数据的耐久性并不是最重要的考虑因素， 但是对于那些追求完全耐久能力的程序来说， 快照功能就不太适用了。
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。
你可以通过修改配置文件来打开 AOF 功能：

appendonly yes

从现在开始，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。

AOF重写

因为 AOF 的运作方式是不断地将命令追加到文件的末尾， 所以随着写入命令的不断增加， AOF 文件的体积也会变得越来越大。
举个例子， 如果你对一个计数器调用了 100 次 INCR ， 那么仅仅是为了保存这个计数器的当前值， AOF 文件就需要使用 100 条记录。
然而在实际上， 只使用一条 SET 命令已经足以保存计数器的当前值了， 其余 99 条记录实际上都是多余的。
为了处理这种情况， Redis支持一种有趣的特性： 可以在不打断服务客户端的情况下，对AOF文件进行重建。
执行 BGREWRITEAOF 命令， Redis 将生成一个新的 AOF 文件， 这个文件包含重建当前数据集所需的最少命令。
Redis 2.2 需要自己手动执行 BGREWRITEAOF 命令； Redis 2.4 则可以自动触发 AOF 重写， 具体信息请查看 2.4 的示例配置文件。

AOF追加方式

你可以配置 Redis 多久才将数据 fsync 到磁盘一次。
有三个选项：

1. 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。
2. 每秒 fsync 一次：足够快（和使用 RDB 持久化差不多），并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。
3. 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。
总是 fsync 的策略在实际使用中非常慢， 即使在 Redis 2.0 对相关的程序进行了改进之后仍是如此 —— 频繁调用 fsync 注定了这种策略不可能快得起来。

AOF文件出错处理

服务器可能在程序正在对 AOF 文件进行写入时停机， 如果停机造成了 AOF 文件出错，那么Redis在重启时会拒绝载入这个 AOF 文件， 从而确保数据的一致性不会被破坏。
当发生这种情况时， 可以用以下方法来修复出错的 AOF 文件：

1. 为现有的 AOF 文件创建一个备份。

2. 使用 Redis 附带的 redis-check-aof 程序，对原来的 AOF 文件进行修复。

   $ redis-check-aof --fix

3. （可选）使用 diff -u 对比修复后的 AOF 文件和原始 AOF 文件的备份，查看两个文件之间的不同之处。

4. 重启 Redis 服务器，等待服务器载入修复后的 AOF 文件，并进行数据恢复。

运作方式

AOF 重写和 RDB 创建快照一样，都巧妙地利用了写时复制机制。
以下是 AOF 重写的执行步骤：

1. Redis 执行 fork() ，现在同时拥有父进程和子进程。
2. 子进程开始将新 AOF 文件的内容写入到临时文件。
3. 对于所有新执行的写入命令，父进程一边将它们累积到一个内存缓存中，一边将这些改动追加到现有 AOF 文件的末尾： 这样即使在重写的中途发生停机，现有的 AOF 文件也还是安全的。
4. 当子进程完成重写工作时，它给父进程发送一个信号，父进程在接收到信号之后，将内存缓存中的所有数据追加到新 AOF 文件的末尾。
5. 搞定！现在 Redis 原子地用新文件替换旧文件，之后所有命令都会直接追加到新 AOF 文件的末尾。

从RDB切换到AOF

在 Redis 2.2 或以上版本，可以在不重启的情况下，从 RDB 切换到 AOF ：

1. 为最新的 dump.rdb 文件创建一个备份。

2. 将备份放到一个安全的地方。

3. 执行以下两条命令：

   CONFIG SET appendonly yes
   CONFIG SET save “”

4. 确保命令执行之后，数据库的键的数量没有改变。

5. 确保写命令会被正确地追加到 AOF 文件的末尾。

步骤 3 执行的第一条命令开启了 AOF 功能： Redis 会阻塞直到初始 AOF 文件创建完成为止， 之后 Redis 会继续处理命令请求， 并开始将写入命令追加到 AOF 文件末尾。
步骤 3 执行的第二条命令用于关闭 RDB 功能。 这一步是可选的， 如果你愿意的话， 也可以同时使用 RDB 和 AOF 这两种持久化功能。

别忘了在 redis.conf 中打开 AOF 功能！ 否则的话， 服务器重启之后， 之前通过 CONFIG SET 设置的配置就会被遗忘， 程序会按原来的配置来启动服务器。

译注： 原文这里还有介绍 2.0 版本的切换方式， 考虑到 2.0 已经很老旧了， 这里省略了对那部分文档的翻译， 有需要的请参考原文。

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