Redis的RDB持久化

Redis是一个键值对数据库服务器,服务器中通常包含着任意个非空数据库,而每个非空数据库中又可以包含任意个键值对,为了方便起见,我们将服务器中的非空数据库以及它们的键值对统称为数据库状态。

举个例子,下图展示了一个包含三个非空数据库的Redis服务器,这三个数据库以及数据库中的键值对就是该服务器的数据库状态。

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因为Redis是内存数据库,它将自己的数据库状态储存在内存里面,所以如果不想办法将储存在内存中的数据库状态保存到磁盘里面,那么一旦服务器进程退出,服务器中的数据库状态也会消失不见。

为了解决这个问题,Redis提供了RDB持久化功能,这个功能可以将Redis在内存中的数据库状态保存到磁盘里面,避免数据意外丢失。

RDB持久化既可以手动执行,也可以根据服务器配置选项定期执行,该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中,如下图所示。

Redis的RDB持久化_第2张图片

RDB持久化功能所生成的RDB文件是一个经过压缩的二进制文件,通过该文件可以还原生成RDB文件时的数据库状态,如下图所示。

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因为RDB文件是保存在硬盘里面的,所以即使Redis服务器进程退出,甚至运行Redis服务器的计算机停机,但只要RDB文件仍然存在,Redis服务器就可以用它来还原数据库状态。

1.RDB文件的创建与载入

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;

创建RDB文件的实际工作由rdb.c/rdbSave函数完成,SAVE命令和BGSAVE命令会以不同的方式调用这个函数;

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A0F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。

服务器判断该用哪个文件来还原数据库状态的流程如下图所示。

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载入RDB文件的实际工作由rdb.c/rdbLoad函数完成,这个函数和rdbSave函数之间的关系可以用下图表示。

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1.1 SAVE命令执行时的服务器状态

前面提到过,当SAVE命令执行时,Redis服务器会被阻塞,所以当SAVE命令正在执行

时,客户端发送的所有命令请求都会被拒绝。

只有在服务器执行完SAVE命令、重新开始接受命令请求之后,客户端发送的命令才会被

处理。

1.2 BGSAVE命令执行时的服务器状态

因为BGSAVE命令的保存工作是由子进程执行的,所以在子进程创建RDB文件的过程中,Redis服务器仍然可以继续处理客户端的命令请求,但是,在BGSAVE命令执行期间,服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRITEAOF三个命令的方式会和平时有所不同。

首先,在BGSAVE命令执行期间,客户端发送的SAVE命令会被服务器拒绝,服务器禁止

SAVE命令和BGSAVE命令同时执行是为了避免父进程(服务器进程)和子进程同时执行两个

rdbSave调用,防止产生竞争条件。

其次,在BGSAVE命令执行期间,客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝,因为同时执

行两个BGSAVE命令也会产生竞争条件。

最后,BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令不能同时执行:

如果BGSAVE命令正在执行,那么客户端发送的BGREWRITEAOF命令会被延迟到BGSAVE命令执行完毕之后执行。

如果BGREWRITEAOF命令正在执行,那么客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝。

因为BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令的实际工作都由子进程执行,所以这两个命令在操

作方面并没有什么冲突的地方,不能同时执行它们只是一个性能方面的考虑——并发出两个

子进程,并且这两个子进程都同时执行大量的磁盘写入操作,这怎么想都不会是一个好主

意。

1.3 RDB文件载入时的服务器状态

服务器在载入RDB文件期间,会一直处于阻塞状态,直到载入工作完成为止。

2.自动间隔性保存

在上一节,我们介绍了SAVE命令和BGSAVE的实现方法,并且说明了这两个命令在实现方面的主要区别:SAVE命令由服务器进程执行保存工作,BGSAVE命令则由子进程执行保存工作,所以SAVE命令会阻塞服务器,而BGSAVE命令则不会。

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。

举个例子,如果我们向服务器提供以下配置:

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

那么只要满足以下三个条件中的任意一个,BGSAVE命令就会被执行:

服务器在900秒之内,对数据库进行了至少1次修改。

服务器在300秒之内,对数据库进行了至少10次修改。

服务器在60秒之内,对数据库进行了至少10000次修改。

2.1检查保存条件是否满足

Redis的服务器周期性操作函数serverCron默认每隔100毫秒就会执行一次,该函数用于对正在运行的服务器进行维护,它的其中一项工作就是检查save选项所设置的保存条件是否已经满足,如果满足的话,就执行BGSAVE命令。

举个例子,如果Redis服务器的当前状态如下图所示。

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那么当时间来到1378271101,也即是1378270800的301秒之后,服务器将自动执行一次BGSAVE命令,因为saveparams数组的第二个保存条件——300秒之内有至少10次修改一一已经被满足。

假设BGSAVE在执行5秒之后完成,那么上面图所示的服务器状态将更新为下图所示,其中dirty计数器已经被重置为0,而lastsave属性也被更新为1378271106。

Redis的RDB持久化_第7张图片

以上就是Redis服务器根据save选项所设置的保存条件,自动执行BGSAVE命令,进行间隔性数据保存的实现原理。

总结:

RDB文件用于保存和还原Redis服务器所有数据库中的所有键值对数据。

SAVE命令由服务器进程直接执行保存操作,所以该命令会阻塞服务器。

BGSAVE令由子进程执行保存操作,所以该命令不会阻塞服务器。

服务器状态中会保存所有用save选项设置的保存条件,当任意一个保存条件被满足时,服务器会自动执行BGSAVE命令。

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