Redis 源码简洁剖析 15 - AOF

• AOF 是什么
• AOF 持久化的实现
  • 命令追加
  • AOF 文件的写入和同步
• AOF 文件的载入和数据还原
• AOF 重写
  • 为什么需要重写
  • 什么是重写
  • 如何重写
  • AOF 后台重写
    • 为什么需要后台重写
    • 带来的问题
    • AOF 重写缓冲区
  • 注意
• 实际例子
• 参考链接
• Redis 源码简洁剖析系列

AOF 是什么

Append Only File，通过保存 Redis 服务器所执行的命令来记录数据库状态。

image

AOF 持久化的实现

命令追加

image

服务器在执行完一个写命令后，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：

struct redisServer {
    ……
    // AOF 缓冲区
    sds aof_buf;
    ……
}

AOF 文件的写入和同步

image

AOF 文件的载入和数据还原

image

流程：

image

AOF 重写

为什么需要重写

AOF 持久化是通过保存被执行的写命令来记录数据库状态的，随着服务器运行时间的流逝，AOF 文件的内容会越来越多，文件体积越来越大。如果客户端执行了下面的命令：

127.0.0.1:6379> set name yano
OK
127.0.0.1:6379> set name yano2
OK
127.0.0.1:6379> set name yano3
OK

那么 AOF 文件就需要保存 3 条命令，不仅使保存的 AOF 文件体积变大，还使得 Redis 启动时载入数据变慢。

什么是重写

AOF 文件重写（rewrite），创建新的 AOF 文件替代现有的 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，体积更小。

如何重写

不是读取和分析现有的 AOF 文件内容，而是直接从数据库读取值组成相应的命令 AOF 文件。

AOF 后台重写

为什么需要后台重写

重写函数 aof_rewrite 会进行大量的写入操作，执行这个函数的线程会被长时间阻塞，但是 Redis 服务器使用单个线程来处理命令请求，如果直接在主线程直接更新，在重写期间，服务器将无法处理客户端发来的命令请求。所以将 AOF 重写程序放到子进程中执行。

带来的问题

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，新的命令可能对现有的数据库状态进行修改，导致服务器当前数据库状态和重写后的 AOF 文件保存的数据状态不一致。

AOF 重写缓冲区

为了解决这种数据不一致的问题，Redis 设置了一个 AOF 重写缓冲区，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后，同时将这个写命令发送给 AOF 缓冲区和 AOF 重写缓冲区：

image

当子进程完成 AOF 重写工作后，它会向父进程发送一个信号，父进程在收到这个信号后，会调用一个信号处理函数：

1. 将 AOF 重写缓冲区的所有内容写入新的 AOF 文件，这样新 AOF 文件所保存的数据库状态就与服务器当前的数据库状态一致；
2. 对新 AOF 文件改名，原子覆盖现有的 AOF 文件，完成新旧 AOF 文件的替换。

下图左边是正常流程，右边是 AOF 重写期间的流程：

image

注意

在实际中，为了避免在执行命令时造成客户端输入缓冲区的溢出，重写程序在处理列表、哈希表、集合、有序集合可能带有多个元素的键时，会先检查键所包含的元素数量，如果元素数量超过了一个常量阈值，重写程序会使用多条命令来记录键的值。

实际例子

配置 redis.conf 文件，使用 AOF：

appendonly yes
appendfsync always
appendfilename "appendonly.aof"
dir ./

启动 Redis server：

src/redis-server redis.conf&

启动 Redis client：

src/redis-cli

设置 key：

127.0.0.1:6379> set name yano
OK
127.0.0.1:6379> set name yano2
OK
127.0.0.1:6379> set name yano3
OK

查看 appendonly.aof 文件：

➜  redis-6.2.6 cat appendonly.aof
*2
$6
SELECT
$1
0
*3
$3
set
$4
name
$4
yano
*3
$3
set
$4
name
$5
yano2
*3
$3
set
$4
name
$5
yano3

参考链接

• 19 | AOF 重写（上）：触发时机与重写的影响
• 《Redis 设计与实现》- 第 11 章 AOF 持久化
• Redis Persistence

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