宕机了，Redis如何避免数据丢失？

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目前，Redis的持久化主要有两大机制，即AOF日志和RDB快照，在接下来的两节课里，我们就分别学习一下吧。

AOF日志是如何实现的？

说到日志，我们比较熟悉的是数据库的写前日志（Write　Ahead　Log，WAL），也就是说，在实际写数据前，先把修改的数据写到日志文件中，以便故障时进行恢复。不过，AOF日志正好相反，它是写后日志，“写后”的意思是Redis是先执行命令，把数据写入内存，然后才记录日志，如下图所示：

那AOF为什么要先执行命令再记日志呢?要回答这个问题,我们要先知道AOF里记录了什么内容.

传统数据库的日志,例如redo log(重做日志),记录的是修改后的数据,而AOF里记录的是Redis收到的每一条命令,这些命令是以文本形式保存的。

我们以Redis收到“set testkey testvalue”命令后记录的日志为例，看看AOF日志的内容。其中，“*3”表示当前命令有三个部分，每部分都是由“$+数字”开头，后面紧跟着具体的命令、键或值。这里，“数字”表示这部分中的命令、键或值一共有多少字节。例如，“$3 set”表示这部分有3个字节，也就是“set”命令。

但是，为了避免额外的检查开销，Redis在向AOF里面记录日志的时候，并不会先去对这些命令进行语法检查。所以，如果先记日志再执行命令的话，日志中就有可能记录了错误的命令，Redis在使用日志恢复数据时，就可能会出错。

而写后日志这种方式，就是先让系统执行命令，只有命令能执行成功，才会被记录到日志中，否则，系统就会直接向客户端报错。所以，Redis使用写后日志这一方式的一大好处是，可以避免出现记录错误命令的情况。

除此之外，AOF还有一共好处：它是在命令执行后才记录日志，所以不会阻塞当前的写操作。

不过，AOF也有两个潜在的风险。

首先，如果刚执行完一个命令，还没有来得及记日志就宕机了，那么这个命令和相应的数据就有丢失的风险。如果此时Redis是用作缓存，还可以从后端数据库重新读入数据进行恢复，但是，如果Redis是直接用作数据库的话，此时，因为命令没有记入日志，所以就无法用日志进行恢复了。

其次，AOF虽然避免了对当前命令的阻塞，但可能会给下一个操作带来阻塞风险。这是因为，AOF日志也是在主线程中执行的，如果在把日志文件写入磁盘时，磁盘写压力大，就会导致写盘很慢，进而导致后续的操作也无法执行了。

三种写回策略

其实，对于这个问题，AOF机制给我们提供了三个选择，也就是AOF配置项appendfsync的三个可选值。

• Always，同步写回：每个写命令执行完，立马同步地将日志写回磁盘；
• Everysec，每秒写回：每个写命令执行完，只是先把日志写到AOF文件的内存缓冲区，每隔一秒把缓冲区中的内容写入磁盘；
• No，操作系统控制的写回：每个写命令执行完，只是先把日志写到AOF文件的内存缓冲区，由操作系统决定何时将缓冲区内容写回磁盘。

针对避免主线程阻塞和减少数据丢失问题，这三种写回策略都无法做到两全其美。我们来分析其中的原因。

• “同步写回”可以做到基本不丢数据，但是它在每一个写命令后都由一个慢速的落盘操作，不可避免地影响主线程性能；
• 虽然“操作系统控制的写回”在写完缓冲区后，就可以继续执行后续的命令，但是落盘的时机已经不在Redis手中了，只要AOF记录没有写回磁盘，一旦宕机对应的数据就丢失了；
• “每秒写回”采用一秒写回一次的频率，避免了“同步写回”的性能开销，虽然减少了对系统性能的影响，但是如果发生宕机，上一秒内未落盘的命令操作仍然会丢失。所以，这只能算是，在避免主线程性能和避免数据丢失两者取了个折中。

日志文件太大了怎么办？

简单来说，AOF重写机制就是在重写时，Redis根据数据库的现状创建一个新的AOF文件，也就说，读取数据库中的所有键值对，然后对每一个键值对用一条命令记录它的写入。比如说，当读取了键值对“testkey”：“testvalue”之后，重写机制会记录set testkey testvalue这条命令。这样，当需要恢复时，可以重新执行该命令，实现“testkey”：“testvalue”的写入。

为什么重写机制可以把日志文件变小呢？实际上，重写机制具有“多变一”功能。所谓的“多变一”，也就是说，旧日志文件中的多条命令，在重写后的新日志中变成了一条命令。

我们知道，AOF文件是以追加的方式，逐一记录接收到的写命令。当一共键值对被多条写命令修改时，AOF文件会记录相应的多条命令。但是，在重写的时候，是根据这个键值对当前的最新状态，为它生成对应的写入命令，这样一来，一共键值对在重写日志中只用一条命令就行了，而且，在日志恢复时，只用执行这条命令，就可以直接完成这个键值对的写入了。

学习来源：极客时间 《Redis核心技术与实战》学习笔记 Day07