全面分析redis持久化机制,看了让人茅塞顿开

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为什么要持久化

RDB

RDB持久化方式RDB手动触发save命令bgsave触发方式对比RDB自动触发查看配置RDB持久化命令RDB优缺点RDB 优点RDB缺点RDB故障恢复演示

AOF

AOF持久化always:everysec:no:AOF持久化恢复AOF的优缺点优点缺点AOF重写AOF重写的必要性重写期间的数据一致性问题AOF文件覆盖AOF重写的阻塞性AOF重写的触发条件

RDB *VS* AOF

为什么要持久化

通常情况下redis的数据全部存储在内存中,数据库一旦故障发生重启数据会全部丢失,即使是在redis cluster或者redis sentinel模式下主从同步数据的恢复仍然需要一段时间。

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持久化功能在于能够有效地避免因进程退出造成的数据丢失问题,在下次重启时利用之前持久化的文件即可实现数据恢复。

开启Redis持久化之后,数据将存放到磁盘中,数据库执行增量同步的时间要远小于全量同步。在生产环境下故障的数据恢复有着非常重要的作用!

Redis持久化有两种方案:

RDB是一种快照式的数据存储,它会周期性的保存当前时间点Redis所有的数据到磁盘中。

AOF是一种追加式的存储方式,会实时的记录Redis的写操作到磁盘中。12

RDB

RDB持久化方式

RDB持久化把当前进程数据生成快照(.rdb)文件保存到硬盘的过程,有手动触发和自动触发。

RDB手动触发

手动触发有save和bgsave两命令

save命令

该命令会阻塞当前Redis服务器,执行save命令期间,Redis不能处理其他命令,直到RDB过程完成为止。具体流程如下:

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大家都不爱讲这个,我就贴个图吧。

执行完成时候如果存在老的RDB文件,就把新的替代掉旧的。我们的客户端可能都是几万或者是几十万,这种方式显然不可取。

在执行redis-cli shutdown关闭redis服务时,如果没有开启AOF持久化,自动执行save。(多谢大佬“花里胡哨”指正)

bgsave触发方式

Redis主进程fork一个子进程来创建临时RDB存储文件,创建文件完成后对这个临时文件rename替换原先的RDB文件。RDB文件是一个单文件很适合数据的容灾备份与恢复,通过RDB文件恢复数据库耗时较短,通常1G的快照文件载入内存只需20s左右。

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对比

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RDB自动触发

自动触发是由我们的配置文件来完成的。

查看配置

save9001

save30010

save6010000

dbfilename"dump.rdb"

1234

前三行都是对触发RDB的一个条件, 如第一行表示每900秒钟有一条数据被修改则触发RDB,依次类推;只要一条满足就会进行RDB持久化;

第四行dbfilename指定了把内存里的数据库写入本地文件的名称,该文件是进行压缩后的二进制文件;

自动触发bgsave。

RDB持久化命令

命令:config set dir /usr/local //设置rdb文件保存路径

备份:bgsave //将dump.rdb保存到usr/local下

恢复:将dump.rdb放到redis安装目录与redis.conf同级目录,重启redis即可

RDB优缺点

RDB 优点

该说的前面都说了,这里再加两点:

RDB是Redis数据的一个非常紧凑的单文件时间点表示。RDB文件非常适合备份。例如,你可能希望在最近24小时内每小时存档一次RDB文件,并在30天内每天保存一个RDB快照。这允许你在发生灾难时轻松恢复数据集的不同版本。

RDB非常适合灾难恢复,它是一个可以传输到远程数据中心或AmazonS3(可能是加密的)的压缩文件。

与AOF相比,RDB允许使用大数据集更快地重新启动。

RDB缺点

如果你需要在Redis停止工作的情况下(例如在断电之后),将数据丢失的可能性降到最低,那么RDB是不好的。你可以配置不同的保存点让RDB至少可以保存5分钟的数据。因此,如果Redis由于任何原因没有正确关闭而停止工作,你应该做好好丢失最近几分钟的数据的心理准备。

RDB经常需要fork()才能使用子进程在磁盘上持久化。如果数据集很大,fork()可能很耗时,如果数据集非常大,CPU性能不好,可能会导致Redis停止为客户机服务几毫秒甚至一秒钟。

RDB故障恢复演示

删除原有rdb文件,修改conf文件

客户端操作数据

服务器又生成一个rdb文件,并追加日志

服务器将rdb文件备份后删除

关闭客户端

重启服务器(忘了截)

再启动客户端,查询数据,发现并没有数据

以原备份rdb文件重启服务器

重启客户端,查询数据,数据依旧完好

AOF

针对RDB不适合实时持久化,redis提供了AOF持久化方式来解决

开启方式就是在redis.conf设置:appendonly yes (默认不开启,为no)

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默认文件名:appendfilename “appendonly.aof”

AOF持久化

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当开启AOF后,服务端每执行一次写操作就会把该条命令追加到一个单独的AOF缓冲区的末尾,然后把AOF缓冲区的内容写入AOF文件里,由于磁盘缓冲区的存在写入AOF文件之后,并不代表数据已经落盘了,而何时进行文件同步则是根据配置的appendfsync来进行配置:appendfsync有三个选项:always、everysec和no:

always:

服务器在每执行一个事件就把AOF缓冲区的内容强制性的写入硬盘上的AOF文件里,保证了数据持久化的完整性,效率是最慢的但最安全的;

everysec:

服务端每隔一秒才会进行一次文件同步把内存缓冲区里的AOF缓存数据真正写入AOF文件里,兼顾了效率和完整性,极端情况服务器宕机只会丢失一秒内对Redis数据库的写操作;

no:

表示默认系统的缓存区写入磁盘的机制,不做程序强制,数据安全性和完整性差一些。

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AOF持久化恢复

设置appendonly yes;

将appendonly.aof放到dir参数指定的目录;

启动Redis,Redis会自动加载appendonly.aof文件。

AOF的优缺点

优点

AOF是通过保存Redis写操作的命令来实现持久化,使用AOF来持久化,Redis数据的安全性将大幅提高,异常宕机情况下最多丢失1s的数据。AOF文件记录了redis的写操作,格式清晰,易于理解和修改,利于数据的重建。

AOF日志是一个只附加的日志,因此如果断电,就不会出现查找或损坏问题。即使日志由于某种原因(磁盘已满或其他原因)以半写的命令结束,redis check aof工具也可以轻松地修复它。

当AOF太大时,Redis能够在后台自动重写AOF。重写是完全安全的,因为当Redis继续附加到旧文件时,一个全新的文件会生成,只需创建当前数据集所需的最少操作集,一旦第二个文件就绪,Redis就会切换这两个文件并开始附加到新文件中。

AOF以易于理解和解析的格式包含所有操作的日志。你甚至可以轻松导出AOF文件。

缺点

AOF文件通常比相同数据集的等效RDB文件大。

根据具体的fsync策略,AOF可能比RDB慢。

AOF重写

AOF重写的必要性

AOF比RDB文件更大,并且在存储命令的过程中增长更快,为了压缩AOF的持久化文件,Redis提供了重写机制以此来实现控制AOF文件的增长。AOF重写实现的理论基础是这样的:

执行sethello world50次

最后执行一次sethello china

最终对于AOF文件而言前面50次都是无意义的,AOF重写就是将key只保存最后的状态。

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重写期间的数据一致性问题

的进程在进行 AOF 重写期间, 主进程还需要继续处理命令, 而新的命令可能对现有的数据进行修改, 会出现数据库的数据和重写后的 AOF 文件中的数据不一致。因此Redis 增加了一个 AOF 重写缓存, 这个缓存在 fork 出子进程之后开始启用, Redis 主进程在接到新的写命令之后, 除了会将这个写命令的协议内容追加到现有的 AOF 文件之外, 还会追加到这个缓存中。

AOF文件覆盖

当子进程完成 AOF 重写之后向父进程发送一个完成信号, 父进程在接到完成信号之后会调用信号处理函数,完成以下工作:

将 AOF 重写缓存中的内容全部写入到新 AOF 文件中对新的 AOF 文件进行改名,覆盖原有的 AOF 文件

1

AOF重写的阻塞性

整个 AOF 后台重写过程中只有最后写入缓存和改名操作会造成主进程阻塞, 在其他时候AOF 后台重写都不会对主进程造成阻塞, 将 AOF 重写对性能造成的影响降到了最低。

AOF重写的触发条件

AOF 重写可以由用户通过调用 BGREWRITEAOF 手动触发。服务器在 AOF 功能开启的情况下,会维持以下三个变量:

当前 AOF 文件大小

最后一次 重写之后, AOF 文件大小的变量 AOF文件大小增长百分比123

每次当 serverCron 函数执行时, 它都会检查以下条件是否全部满足, 如果是的话, 就会触发自动的 AOF 重写:

没有 BGSAVE 命令在进行 防止于RDB的冲突

没有 BGREWRITEAOF 在进行 防止和手动AOF冲突当前  AOF 文件大小至少大于设定值 基本要求 太小没意义  当前 AOF 文件大小和最后一次 AOF 重写后的大小之间的比率大于等于指定的增长百分比1234

RDB VS AOF

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Redis恢复数据时会先检查AOF文件是否存在,如果不存在就尝试加载RDB文件。

在实际生产环境中,根据数据量、应用对数据的安全要求、预算限制等不同情况,会有各种各样的持久化策略。如完全不使用任何持久化、使用RDB或AOF的一种,或同时开启RDB和AOF持久化等。

PS:持久化的选择必须与Redis的主从策略一起考虑,因为主从复制与持久化同样具有数据备份的功能,而且主机master和从机slave可以独立的选择持久化方案。

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