Java面试题三十七：Redis持久化机制

一、RDB持久化

有两个Redis命令可以用于生成RDB文件，一个是SAVE，另一个是BGSAVE。
SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。

和SAVE命令直接阻塞服务器进程的做法不同，BGSAVE命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程（父进程）继续处理命令请求。

和使用SAVE命令或者BGSAVE命令创建RDB文件不同，RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，所以Redis并没有专门用于载入RDB文件的命令，只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存在，它就会自动载入RDB文件。

 

另外值得一提的是，因为AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高，所以：
❑如果服务器开启了AOF持久化功能，那么服务器会优先使用AOF文件来还原数据库状态。
❑只有在AOF持久化功能处于关闭状态时，服务器才会使用RDB文件来还原数据库状态。

 

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行，所以Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器每隔一段时间自动执行一次BGSAVE命令。
用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令。

二、AOF持久化

 

与RDB持久化通过保存数据库中的键值对来记录数据库状态不同，AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

AOF持久化功能的实现可以分为命令追加（append）、文件写入、文件同步（sync）三个步骤。

当AOF持久化功能处于打开状态时，服务器在执行完一个写命令之后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾。

为了解决AOF文件体积膨胀的问题，Redis提供了AOF文件重写（rewrite）功能。通过该功能，Redis服务器可以创建一个新的AOF文件来替代现有的AOF文件，新旧两个AOF文件所保存的数据库状态相同，但新AOF文件不会包含任何浪费空间的冗余命令，所以新AOF文件的体积通常会比旧AOF文件的体积要小得多。

虽然Redis将生成新AOF文件替换旧AOF文件的功能命名为“AOF文件重写”，但实际上，AOF文件重写并不需要对现有的AOF文件进行任何读取、分析或者写入操作，这个功能是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的。

因为aof_rewrite函数生成的新AOF文件只包含还原当前数据库状态所必须的命令，所以新AOF文件不会浪费任何硬盘空间。

作为一种辅佐性的维护手段，Redis不希望AOF重写造成服务器无法处理请求，所以Redis决定将AOF重写程序放到子进程里执行，这样做可以同时达到两个目的：
❑子进程进行AOF重写期间，服务器进程（父进程）可以继续处理命令请求。
❑子进程带有服务器进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免使用锁的情况下，保证数据的安全性。
不过，使用子进程也有一个问题需要解决，因为子进程在进行AOF重写期间，服务器进程还需要继续处理命令请求，而新的命令可能会对现有的数据库状态进行修改，从而使得服务器当前的数据库状态和重写后的AOF文件所保存的数据库状态不一致。

为了解决这种数据不一致问题，Redis服务器设置了一个AOF重写缓冲区，这个缓冲区在服务器创建子进程之后开始使用，当Redis服务器执行完一个写命令之后，它会同时将这个写命令发送给AOF缓冲区和AOF重写缓冲区。

这也就是说，在子进程执行AOF重写期间，服务器进程需要执行以下三个工作：
1）执行客户端发来的命令。
2）将执行后的写命令追加到AOF缓冲区。
3）将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区。
这样一来可以保证：
❑AOF缓冲区的内容会定期被写入和同步到AOF文件，对现有AOF文件的处理工作会如常进行。
❑从创建子进程开始，服务器执行的所有写命令都会被记录到AOF重写缓冲区里面。
当子进程完成AOF重写工作之后，它会向父进程发送一个信号，父进程在接到该信号之后，会调用一个信号处理函数，并执行以下工作：
1）将AOF重写缓冲区中的所有内容写入到新AOF文件中，这时新AOF文件所保存的数据库状态将和服务器当前的数据库状态一致。
2）对新的AOF文件进行改名，原子地（atomic）覆盖现有的AOF文件，完成新旧两个AOF文件的替换。