redis持久化RDB和AOF(2)

一、redis持久化的意义

redis持久化的意义,在于故障恢复

比如你部署了一个redis,作为cache缓存,当然也可以保存一些较为重要的数据

如果没有持久化的话,redis遇到灾难性故障的时候,就会丢失所有的数据

如果通过持久化将数据搞一份儿在磁盘上去,然后定期比如说同步和备份到一些云存储服务上去,那么就可以保证数据不丢失全部,还是可以恢复一部分数据回来的

redis持久化RDB和AOF(2)_第1张图片

二、为什么要持久化

我们已经知道对于一个企业级的redis架构来说,持久化是不可减少的

企业级redis集群架构:海量数据、高并发、高可用

持久化主要是做灾难恢复,数据恢复,也可以归类到高可用的一个环节里面去

比如你redis整个挂了,然后redis就不可用了,你要做的事情是让redis变得可用,尽快变得可用

重启redis,尽快让它对外提供服务,但是就像上一讲说,如果你没做数据备份,这个时候redis启动了,也不可用啊,数据都没了

很可能说,大量的请求过来,缓存全部无法命中,在redis里根本找不到数据,这个时候就死定了,缓存雪崩问题,所有请求,没有在redis命中,就会去mysql数据库这种数据源头中去找,一下子mysql承接高并发,然后就挂了

mysql挂掉,你都没法去找数据恢复到redis里面去,redis的数据从哪儿来?从mysql来。。。

如果你把redis的持久化做好,备份和恢复方案做到企业级的程度,那么即使你的redis故障了,也可以通过备份数据,快速恢复,一旦恢复立即对外提供服务

三、RDB和AOF两种持久化机制的介绍

RDB持久化机制,对redis中的数据执行周期性的持久化

AOF机制对每条写入命令作为日志,以append-only的模式写入一个日志文件中,在redis重启的时候,可以通过回放AOF日志中的写入指令来重新构建整个数据集

如果我们想要redis仅仅作为纯内存的缓存来用,那么可以禁止RDB和AOF所有的持久化机制

通过RDB或AOF,都可以将redis内存中的数据给持久化到磁盘上面来,然后可以将这些数据备份到别的地方去,比如说阿里云,云服务

如果redis挂了,服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了,可以从云服务上拷贝回来之前的数据,放到指定的目录中,然后重新启动redis,redis就会自动根据持久化数据文件中的数据,去恢复内存中的数据,继续对外提供服务

如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制,那么在redis重启的时候,会使用AOF来重新构建数据,因为AOF中的数据更加完整

RDB和AOF的介绍

redis持久化RDB和AOF(2)_第2张图片

四、RDB持久化机制的优点

(1)RDB会生成多个数据文件,每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据,这种多个数据文件的方式,非常适合做冷备,可以将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去,比如说Amazon的S3云服务上去,在国内可以是阿里云的ODPS分布式存储上,以预定好的备份策略来定期备份redis中的数据

RDB也可以做冷备,生成多个文件,每个文件都代表了某一个时刻的完整的数据快照
AOF也可以做冷备,只有一个文件,但是你可以,每隔一定时间,去copy一份这个文件出来

RDB做冷备,优势在哪儿呢?由redis去控制固定时长生成快照文件的事情,比较方便; AOF,还需要自己写一些脚本去做这个事情,各种定时
RDB数据做冷备,在最坏的情况下,提供数据恢复的时候,速度比AOF快

(2)RDB对redis对外提供的读写服务,影响非常小,可以让redis保持高性能,因为redis主进程只需要fork一个子进程,让子进程执行磁盘IO操作来进行RDB持久化即可

RDB,每次写,都是直接写redis内存,只是在一定的时候,才会将数据写入磁盘中
AOF,每次都是要写文件的,虽然可以快速写入os cache中,但是还是有一定的时间开销的,速度肯定比RDB略慢一些

(3)相对于AOF持久化机制来说,直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程,更加快速

AOF,存放的指令日志,做数据恢复的时候,其实是要回放和执行所有的指令日志,来恢复出来内存中的所有数据的
RDB,就是一份数据文件,恢复的时候,直接加载到内存中即可

结合上述优点,RDB特别适合做冷备份,冷备

五、RDB持久化机制的缺点

(1)如果想要在redis故障时,尽可能少的丢失数据,那么RDB没有AOF好。一般来说,RDB数据快照文件,都是每隔5分钟,或者更长时间生成一次,这个时候就得接受一旦redis进程宕机,那么会丢失最近5分钟的数据

这个问题,也是rdb最大的缺点,就是不适合做第一优先的恢复方案,如果你依赖RDB做第一优先恢复方案,会导致数据丢失的比较多

(2)RDB每次在fork子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候,如果数据文件特别大,可能会导致对客户端提供的服务暂停数毫秒,或者甚至数秒

一般不要让RDB的间隔太长,否则每次生成的RDB文件太大了,对redis本身的性能可能会有影响的

六、AOF持久化机制的优点

(1)AOF可以更好的保护数据不丢失,一般AOF会每隔1秒,通过一个后台线程执行一次fsync操作,最多丢失1秒钟的数据

每隔1秒,就执行一次fsync操作,保证os cache中的数据写入磁盘中

redis进程挂了,最多丢掉1秒钟的数据

(2)AOF日志文件以append-only模式写入,所以没有任何磁盘寻址的开销,写入性能非常高,而且文件不容易破损,即使文件尾部破损,也很容易修复

(3)AOF日志文件即使过大的时候,出现后台重写操作,也不会影响客户端的读写。因为在rewrite log的时候,会对其中的指导进行压缩,创建出一份需要恢复数据的最小日志出来。再创建新日志文件的时候,老的日志文件还是照常写入。当新的merge后的日志文件ready的时候,再交换新老日志文件即可。

(4)AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录,这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据,只要这个时候后台rewrite还没有发生,那么就可以立即拷贝AOF文件,将最后一条flushall命令给删了,然后再将该AOF文件放回去,就可以通过恢复机制,自动恢复所有数据

AOF rewrite原理剖析

redis持久化RDB和AOF(2)_第3张图片

七、AOF持久化机制的缺点

(1)对于同一份数据来说,AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大

(2)AOF开启后,支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低,因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件,当然,每秒一次fsync,性能也还是很高的

如果你要保证一条数据都不丢,也是可以的,AOF的fsync设置成没写入一条数据,fsync一次,那就完蛋了,redis的QPS大降

(3)以前AOF发生过bug,就是通过AOF记录的日志,进行数据恢复的时候,没有恢复一模一样的数据出来。所以说,类似AOF这种较为复杂的基于命令日志/merge/回放的方式,比基于RDB每次持久化一份完整的数据快照文件的方式,更加脆弱一些,容易有bug。不过AOF就是为了避免rewrite过程导致的bug,因此每次rewrite并不是基于旧的指令日志进行merge的,而是基于当时内存中的数据进行指令的重新构建,这样健壮性会好很多。

(4)唯一的比较大的缺点,其实就是做数据恢复的时候,会比较慢,还有做冷备,定期的备份,不太方便,可能要自己手写复杂的脚本去做,做冷备不太合适

八、RDB和AOF到底该如何选择

(1)不要仅仅使用RDB,因为那样会导致你丢失很多数据

(2)也不要仅仅使用AOF,因为那样有两个问题,第一,你通过AOF做冷备,没有RDB做冷备,来的恢复速度更快; 第二,RDB每次简单粗暴生成数据快照,更加健壮,可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug

(3)综合使用AOF和RDB两种持久化机制,用AOF来保证数据不丢失,作为数据恢复的第一选择; 用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,还可以使用RDB来进行快速的数据恢复

九、配置RDB持久化机制

redis.conf文件,也就是/etc/redis/6379.conf,去配置持久化

save 60 1000

每隔60s,如果有超过1000个key发生了变更,那么就生成一个新的dump.rdb文件,就是当前redis内存中完整的数据快照,这个操作也被称之为snapshotting,快照

也可以手动调用save或者bgsave命令,同步或异步执行rdb快照生成

save可以设置多个,就是多个snapshotting检查点,每到一个检查点,就会去check一下,是否有指定的key数量发生了变更,如果有,就生成一个新的dump.rdb文件

十、RDB持久化机制的工作流程

(1)redis根据配置自己尝试去生成rdb快照文件
(2)fork一个子进程出来
(3)子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中
(4)完成rdb快照文件的生成之后,就替换之前的旧的快照文件

dump.rdb,每次生成一个新的快照,都会覆盖之前的老快照

十一、基于RDB持久化机制的数据恢复实验

(1)在redis中保存几条数据,立即停掉redis进程,然后重启redis,看看刚才插入的数据还在不在

数据还在,为什么?

带出来一个知识点,通过redis-cli SHUTDOWN这种方式去停掉redis,其实是一种安全退出的模式,redis在退出的时候会将内存中的数据立即生成一份完整的rdb快照

/var/redis/6379/dump.rdb

(2)在redis中再保存几条新的数据,用kill -9粗暴杀死redis进程,模拟redis故障异常退出,导致内存数据丢失的场景

这次就发现,redis进程异常被杀掉,数据没有进dump文件,几条最新的数据就丢失了

(2)手动设置一个save检查点,save 5 1
(3)写入几条数据,等待5秒钟,会发现自动进行了一次dump rdb快照,在dump.rdb中发现了数据
(4)异常停掉redis进程,再重新启动redis,看刚才插入的数据还在

十二、AOF持久化的配置

AOF持久化,默认是关闭的,默认是打开RDB持久化

appendonly yes,可以打开AOF持久化机制,在生产环境里面,一般来说AOF都是要打开的,除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓

打开AOF持久化机制之后,redis每次接收到一条写命令,就会写入日志文件中,当然是先写入os cache的,然后每隔一定时间再fsync一下

而且即使AOF和RDB都开启了,redis重启的时候,也是优先通过AOF进行数据恢复的,因为aof数据比较完整

可以配置AOF的fsync策略,有三种策略可以选择,一种是每次写入一条数据就执行一次fsync; 一种是每隔一秒执行一次fsync; 一种是不主动执行fsync

always: 每次写入一条数据,立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去,性能非常非常差,吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢,那就只能这样了

mysql -> 内存策略,大量磁盘,QPS到多少,一两k。QPS,每秒钟的请求数量
redis -> 内存,磁盘持久化,QPS到多少,单机,一般来说,上万QPS没问题

everysec: 每秒将os cache中的数据fsync到磁盘,这个最常用的,生产环境一般都这么配置,性能很高,QPS还是可以上万的

no: 仅仅redis负责将数据写入os cache就撒手不管了,然后后面os自己会时不时有自己的策略将数据刷入磁盘,不可控了

十三、AOF持久化的数据恢复实验

(1)先仅仅打开RDB,写入一些数据,然后kill -9杀掉redis进程,接着重启redis,发现数据没了,因为RDB快照还没生成
(2)打开AOF的开关,启用AOF持久化
(3)写入一些数据,观察AOF文件中的日志内容

其实你在appendonly.aof文件中,可以看到刚写的日志,它们其实就是先写入os cache的,然后1秒后才fsync到磁盘中,只有fsync到磁盘中了,才是安全的,要不然光是在os cache中,机器只要重启,就什么都没了

(4)kill -9杀掉redis进程,重新启动redis进程,发现数据被恢复回来了,就是从AOF文件中恢复回来的

redis进程启动的时候,直接就会从appendonly.aof中加载所有的日志,把内存中的数据恢复回来

十四、AOF rewrite

redis中的数据其实有限的,很多数据可能会自动过期,可能会被用户删除,可能会被redis用缓存清除的算法清理掉

redis中的数据会不断淘汰掉旧的,就一部分常用的数据会被自动保留在redis内存中

所以可能很多之前的已经被清理掉的数据,对应的写日志还停留在AOF中,AOF日志文件就一个,会不断的膨胀,到很大很大

所以AOF会自动在后台每隔一定时间做rewrite操作,比如日志里已经存放了针对100w数据的写日志了; redis内存只剩下10万; 基于内存中当前的10万数据构建一套最新的日志,到AOF中; 覆盖之前的老日志; 确保AOF日志文件不会过大,保持跟redis内存数据量一致

redis 2.4之前,还需要手动,开发一些脚本,crontab,通过BGREWRITEAOF命令去执行AOF rewrite,但是redis 2.4之后,会自动进行rewrite操作

在redis.conf中,可以配置rewrite策略

auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

比如说上一次AOF rewrite之后,是128mb

然后就会接着128mb继续写AOF的日志,如果发现增长的比例,超过了之前的100%,256mb,就可能会去触发一次rewrite

但是此时还要去跟min-size,64mb去比较,256mb > 64mb,才会去触发rewrite

(1)redis fork一个子进程
(2)子进程基于当前内存中的数据,构建日志,开始往一个新的临时的AOF文件中写入日志
(3)redis主进程,接收到client新的写操作之后,在内存中写入日志,同时新的日志也继续写入旧的AOF文件
(4)子进程写完新的日志文件之后,redis主进程将内存中的新日志再次追加到新的AOF文件中
(5)用新的日志文件替换掉旧的日志文件

十五、AOF破损文件的修复

如果redis在append数据到AOF文件时,机器宕机了,可能会导致AOF文件破损

用redis-check-aof –fix命令来修复破损的AOF文件

十六、AOF和RDB同时工作

(1)如果RDB在执行snapshotting操作,那么redis不会执行AOF rewrite; 如果redis再执行AOF rewrite,那么就不会执行RDB snapshotting
(2)如果RDB在执行snapshotting,此时用户执行BGREWRITEAOF命令,那么等RDB快照生成之后,才会去执行AOF rewrite
(3)同时有RDB snapshot文件和AOF日志文件,那么redis重启的时候,会优先使用AOF进行数据恢复,因为其中的日志更完整

十七、小实验

(1)在有rdb的dump和aof的appendonly的同时,rdb里也有部分数据,aof里也有部分数据,这个时候其实会发现,rdb的数据不会恢复到内存中
(2)我们模拟让aof破损,然后fix,有一条数据会被fix删除
(3)再次用fix得aof文件去重启redis,发现数据只剩下一条了

数据恢复完全是依赖于底层的磁盘的持久化的,主要rdb和aof上都没有数据,那就没了

来自龙果学院讲师:中华石杉

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