Redis持久化详解

Redis持久化

Redis提供了多种不同级别的持久化方式：

• RDB持久化可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照（时间点快照）。
• AOF持久化记录服务器执行的所有写操作命令，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。AOF文件中的命令全部以Redis协议的格式来保存，新命令会被追加到文件的末尾。Redis还可以在后台对AOF文件进行重写（重写），使得AOF文件的体积不会超出保存数据集状态所需的实际大小。
• Redis还可以同时使用AOF持久化和RDB持久化。在这种情况下，当Redis重启时，它会优先使用AOF文件来还原数据集，因为AOF文件保存的数据集通常比RDB文件所保存的数据集更完整。
• 你甚至可以关闭持久化功能，让数据只在服务器运行时存在。

了解RDB持久化和AOF持久化之间的异同是非常重要的，以下几个小节将详细介绍这两种持久化功能，并对它们的相同和不同之处进行说明。

RDB优点的

• RDB是一个非常紧凑（compact）的文件，它保存了Redis在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份：比如说，你可以在最近的24小时内，每小时备份一次RDB文件，并且在每个月的每一天，也备份一个RDB文件。这样的话，即使遇上问题，也可以随时将数据集还原到不同的版本。
• RDB非常适用于灾难恢复（灾难恢复）：它只有一个文件，并且内容都非常紧凑，可以（在加密后）将它传送到别的数据中心，或者亚马逊S3中。
• RDB可以最大化Redis的性能：父进程在保存RDB文件时唯一要做的就是fork出一个子进程，然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作，父进程无须执行任何磁盘I / O操作。
• RDB在恢复大数据集时的速度比AOF的恢复速度要快。

RDB的缺点

• 如果你需要尽量避免在服务器故障时丢失数据，那么RDB不适合你。虽然Redis允许你设置不同的保存点（保存点）来控制保存RDB文件的频率，但是，因为RDB文件需要保存整个数据集的状态，所以它并不是一个轻松的操作。因此你可能会至少5分钟才保存一次RDB文件。在这种情况下，一旦发生故障停机，你就可能会丢失好几分钟的数据。
• 每次保存RDB的时候，Redis都要fork（）出一个子进程，并由子进程进行实际的持久化工作。在数据集比较庞大时，fork（）可能会非常耗时，造成服务器在某某毫秒内停止处理客户端;如果数据集非常巨大，并且CPU时间非常紧张的话，那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。虽然AOF重写也需要进行fork（），但无论AOF重写的执行间隔有多长，数据的耐久性都不会有任何损失。

AOF优点的

• 使用AOF持久化会让Redis的变得非常耐久（更耐用）：你可以设置不同的FSYNC策略，比如无FSYNC，每秒钟一次FSYNC，或者每次执行写入命令时FSYNC。AOF的默认策略为每秒钟fsync一次，在这种配置下，Redis仍然可以保持良好的性能，并且就算发生故障停机，也最多只会丢失一秒钟的数据（fsync会在后台线程执行，所以主线程可以继续努力地处理命令请求）。
• AOF文件是一个只进行追加操作的日志文件，因此对AOF文件的写入不需要进行seek，即使日志因为某些原因而包含未未写入完整的命令（比如写入时磁盘已满，写入中途停机，等等）， redis-check-aof工具也可以轻松地修复这种问题。
• Redis可以在AOF文件体积变得过大时，自动地在后台对AOF进行重写：重写后的新AOF文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。整个重写操作是绝对安全的，因为Redis在创建新AOF文件的过程中，会继续将命令追加到现有的AOF文件里面，即使重写过程中发生停机，现有的AOF文件也不会丢失。而一旦新AOF文件创建完毕，Redis就会从旧AOF文件转换到新AOF文件，并开始对新AOF文件进行追加操作。
• AOF文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作，这些写入操作以Redis协议的格式保存，因此AOF文件的内容非常容易被人读懂，对文件进行分析（parse）也很轻松。导出（export）AOF文件也非常简单：举个例子，如果你不小心执行了FLUSHALL命令，但只要AOF文件未被重写，那么只要停止服务器，移除AOF文件末尾的FLUSHALL命令，并重启Redis，就可以将数据集恢复到FLUSHALL执行之前的状态。

AOF的缺点

• 对于相同的数据集来说，AOF文件的体积通常要大于RDB文件的体积。
• 根据所使用的fsync策略，AOF的速度可能会慢于RDB。在一般情况下，每秒fsync的性能依然非常高，而关闭fsync可以让AOF的速度和RDB一样快，即使在高负荷之下也是如此。不过在处理巨大的写入载入时，RDB可以提供更有保证的最大延迟时间（延迟）。
• AOF在过去曾经发生过这样的bug：因为个别命令的原因，导致AOF文件在重新载入时，无法将数据集恢复成保存时的原样。（举个例子，阻塞命令BRPOPLPUSH就曾经引起过这样的）测试套件里为这种情况添加了测试：它们会自动生成随机的，复杂的数据集，并通过重新载入这些数据来确保一切正常。虽然这种bug在AOF文件中并不常见，但是对比来说，RDB几乎是不可能出现这种bug的。

RDB和AOF，我应该用哪一个？

一般来说，如果想达到足以媲美PostgreSQL的数据安全性，你应该同时使用两种持久化功能。

如果你非常关心你的数据，但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失，那么你可以只使用RDB持久化。

有很多用户都使用AOF持久化，但我们并不推荐这种方式：因为定时生成RDB快照（快照）非常便于进行数据库备份，并且RDB恢复数据集的速度也要比AOF恢复的速度要快，除此之外，使用RDB还可以避免之前提到的AOF程序的错误。

因为以上提到的种种原因，未来我们可能会将AOF和RDB整合成单个持久化模型。（这是一个长期计划。）

接下来的几个小节将介绍RDB和AOF的更多细节。

RDB快照

在默认情况下，Redis将数据库快照保存在名字为dump.rdb的二进制文件中。

你可以对Redis进行设置，让它在“ N秒内数据集至少有M个改动”这一条件被满足时，自动保存一次数据集。

你也可以通过调用SAVE或者BGSAVE，手动让Redis进行数据集保存操作。

比如说，以下设置会让Redis在满足“ 60秒内有至少有1000个键被改动”这一条件时，自动保存一次数据集：

节省60 1000

这种持久化方式被称为快照（快照）。

的快照方式运作

当Redis需要保存dump.rdb文件时，服务器执行以下操作：

1. Redis调用fork（），同时拥有父进程和子进程。
2. 子进程将数据集写入一个临时RDB文件中。
3. 当子进程完成对新RDB文件的写入时，Redis用新RDB文件替换原来的RDB文件，并删除旧的RDB文件。

这种工作方式使得Redis可以从写时复制（copy-on-write）机制中获益。

只进行追加操作的文件（append-only file，AOF）

快照功能并不是非常耐久（耐用）：如果Redis因为某些原因而造成故障停机，那么服务器将丢失最近写入并且仍未保存到快照中的那些数据。

尽管对某些程序来说，数据的耐久性并不是最重要的考虑因素，但是对于那些追求完全耐久能力（full durability）的程序来说，快照功能就不太适用了。

从1.1版本开始，Redis增加了一种完全耐久的持久化方式：AOF持久化。

你可以通过修改配置文件来打开AOF功能：

appendonly是的

从现在开始，每当Redis执行一个改变数据集的命令时（比如SET），这个命令就会被追加到AOF文件的末尾。

这样的话，当Redis重新启时，程序就可以通过重新执行AOF文件中的命令来达到重建数据集的目的。

AOF重写

因为AOF的运作方式是不断地将命令追加到文件的末尾，所以随着写入命令的不断增加，AOF文件的体积也会变得越来越大。

举例例，如果你对一个计数器调用了100次INCR，那么仅仅是为了保存这个计数器的当前值，AOF文件就需要使用100条记录（entry）。

然而在实际上，只用一条SET命令已经足以保存计数器的当前值了，其余99条记录实际上都是多余的。

为了处理这种情况，Redis支持一种有趣的特性：可以在不打断服务客户端的情况下，对AOF文件进行重建（重建）。

执行BGREWRITEAOF命令，Redis将生成一个新的AOF文件，这个文件包含重建当前数据集所需的最少命令。

Redis 2.2需要自己手动执行BGREWRITEAOF命令; Redis 2.4则可以自动触发AOF重写，具体信息请查看2.4的示例配置文件。

AOF有多耐久？

你可以配置Redis多久才将数据fsync到磁盘一次。

有三个选项：

• 每次有新命令追加到AOF文件时就执行一次fsync：非常慢，也非常安全。
• 每秒fsync一次：足够快（并使RDB持久化差不多），并且在故障时只会丢失1秒钟的数据。
• 从不fsync：将数据交给操作系统来处理。更快，也更不安全的选择。

推荐（并且也是默认）的措施为每秒fsync一次，这种fsync策略可以兼顾速度和安全性。

总是fsync的策略在实际使用中非常慢，即使在Redis 2.0对相关的程序进行了改进之后仍是如此 - 频繁调用fsync注定了这种策略不可能快得起来。

如果AOF文件出错了，怎么办？

服务器可能在程序正在对AOF文件进行写入时停机，如果停机造成了AOF文件出错（腐败），那么Redis在重启时会拒绝载入这个AOF文件，从而确保数据的一致性不会被破坏。

当发生这种情况时，可以用以下方法来修复出错的AOF文件：

1. 为现有的AOF文件创建一个备份。
2. 使用Redis附带的redis-check-aof程序，对原来的AOF文件进行修复。

$ redis-check-aof --fix

3. （任选）使用diff -u对比修复后的AOF文件和原始AOF文件的备份，查看两个文件之间的不同之处。
4. 重启Redis服务器，等待服务器载入修复后的AOF文件，并进行数据恢复。

AOF的运作方式

AOF重写和RDB创建快照一样，都巧妙地利用了写时复制机制。

以下是AOF重写的执行步骤：

1. Redis执行fork（），现在同时拥有父进程和子进程。
2. 子进程开始将新AOF文件的内容写入到临时文件。
3. 对于所有新执行的写入命令，父进程一边将它们累积到一个内存缓存中，一边将这些改动追加到现有AOF文件的末尾：这样即使在重写的中途发生停机，现有的AOF文件也还是安全的。
4. 当子进程完成重写工作时，它给父进程发送一个信号，父进程在接收到信号之后，将内存缓存中的所有数据追加到新的AOF文件的末尾。
5. 搞定！现在Redis原子地用新文件替换旧文件，之后所有命令都会直接追加到新AOF文件的末尾。

怎么从RDB持久化转换到AOF持久化

在Redis 2.2或以上版本中，可以在不重启的情况下，从RDB切换到AOF：

1. 为最新的dump.rdb文件创建一个备份。
2. 将备份放到一个安全的地方。
3. 执行以下两条命令：

redis-cli> CONFIG SET appendonly是的

redis-cli> CONFIG SET保存“”

4. 确保命令执行之后，数据库的键的数量没有改变。
5. 确保写命令会被正确地追加到AOF文件的末尾。

步骤3执行的第一条命令开启了AOF文件末尾。

步骤3执行的第二条命令用于关闭RDB功能。这一步是可选的，如果你愿意的话，也可以同时使用RDB和AOF这两种持久化功能。

别忘了在redis.conf中打开AOF功能！否则的话，服务器重启之后，之前通过CONFIG SET设置的配置就会被遗忘，程序会按原来的配置来启动服务器。

译注：原文这里还有介绍2.0版本的切换方式，考虑到2.0已经很老旧了，这里省略了对那部分文档的翻译，有需要的请参考原文。

RDB和AOF之间的相互作用

在版本号大于等于2.4的Redis中， BGSAVE执行的过程中，不可以执行BGREWRITEAOF。反过来说，在BGREWRITEAOF执行的过程中，也不可以执行BGSAVE。

这可以防止两个Redis后台进程同时对磁盘进行大量的I / O操作。

如果BGSAVE正在执行，并且用户显示地调用BGREWRITEAOF命令，那么服务器将向用户回复一个正常状态，并告知用户，BGREWRITEAOF已经被预定执行：一旦BGSAVE执行完毕， BGREWRITEAOF就会正式开始。

当Redis的启动时，如果RDB持久化和AOF持久化都被打开了，那么程序会优先使用AOF文件来恢复数据集，因为AOF文件所保存的数据通常是最完整的。

备份Redis数据

在阅读这个小节前，先将下面这句话铭记于心：一定要备份你的数据库！

磁盘故障，节点失效，诸如此类的问题都可能让你的数据消失不见，不进行备份是非常危险的。

Redis的对于数据备份是非常友好的，因为你可以在服务器运行的时候对RDB文件进行复制：RDB文件一旦被创建，就不会进行任何修改当服务器要创建一个新的RDB文件时，它先将文件的内容保存在一个临时文件里面，当临时文件写入完毕时，程序才使用rename（2）原子地用临时文件替换原来的RDB文件。

这也就是说，无论何时，复制RDB文件都是绝对安全的。

以下是我们的建议：

• 创建一个定期任务（cron job），每小时将一个RDB文件备份到一个文件夹，并且每天将一个RDB文件备份到另一个文件夹。
• 确保快照的备份都带有相应的日期和时间信息，每次执行定期任务脚本时，使用查找命令来删除过期的快照：比如说，你可以保留最近48小时内的每小时快照，还可以保留最近一两个月的每日快照。
• 至少每天一次，将RDB备份到你的数据中心之外，或者至少是备份到你运行Redis服务器的物理机器之外。

备份容灾

Redis的容灾备份基本上就是对数据进行备份，并将这些备份传送到多个不同的外部数据中心。

容灾备份可以在Redis运行并产生快照的主数据中心发生严重的问题时，仍然让数据处于安全状态。

因为很多Redis用户都是创业者，他们没有大把大把的钱可以浪费，所以下面介绍的都是一些实用又便宜的容债备份方法：

• Amazon S3，以及其他类似S3的服务，是一个构建灾难备份系统的好地方。最简单的方法就是将你的每小时或者每日RDB备份加密并传送到S3。对数据的加密可以通过gpg -c命令来完成（对称加密模式）。记得把你的密码放到几个不同的，安全的地方去（比如你可以把密码复制给你组织里最重要的人物）。同时使用多个储存服务来保存数据文件，可以提升数据的安全性。
• 传送快照可以使用SCP来完成（SSH的组件）。以下是简单并且安全的传送方法：买一个离你的数据中心非常远的VPS，装上SSH，创建一个无口令的SSH客户端密钥，并将这个key添加到VPS的authorized_keys文件中，这样就可以向这个VPS传送快照备份文件了。为了达到最好的数据安全性，至少要从两个不同的提供商那里各购买一个VPS来进行数据容灾备份。

需要注意的是，这类容灾系统如果没有小心地进行处理的话，是很容易失效的。

最低限度下，你应该在文件传送完毕之后，检查所传送备份文件的体积和原始快照文件的体积是否相同。如果你使用的是VPS，那么还可以通过比对文件的SHA1校验和来确认文件是否传送完整。

另外，你还需要一个独立的警报系统，让它在负责传送备份文件的传送器（传送）失灵时通知你。