初识AOF

AOF日志

 Redis 每执行一条写操作命令,就把该命令以追加的方式写入到一个文件里,然后重启 Redis 的时候,先去读取这个文件里的命令,并且执行它,这不就相当于恢复了缓存数据了吗?这种保存写操作命令到日志的持久化方式,就是 Redis 里的 AOF(Append Only File) 持久化功能。ps:只会记录写操作命令,读操作命令是不会被记录的,因为没意义。

初识AOF_第1张图片

另外在Redis中AOF默认是不开启的,需要我们修改conf配置文件参数:

appendonly yes //是否开启AOF
appendfilename "file.aof" //AOF持久化的文件名称

AOF日志的记录是Redis 是先执行写操作命令后,才将该命令记录到 AOF 日志里的。

优点:

- 这样能避免额外的检查开销。

因为如果先将写操作命令记录到 AOF 日志里,再执行该命令的话,如果当前的命令语法有问题,那么如果不进行命令语法检查,该错误的命令记录到 AOF 日志里后,Redis 在使用日志恢复数据时,就可能会出错。

- 并且不会阻塞当前写操作命令的执行。

因为当写操作命令执行成功后,才会将命令记录到 AOF 日志。

风险:

丢失的风险

执行写操作命令和记录日志是两个过程,那当 Redis 在还没来得及将命令写入到硬盘时,服务器发生宕机了,这个数据就会有丢失的风险

「下一个」命令带来阻塞风险

由于写操作命令执行成功后才记录到 AOF 日志,所以不会阻塞当前写操作命令的执行,但是可能会给「下一个」命令带来阻塞风险。

AOF刷盘策略

初识AOF_第2张图片

执行过程:

  1. Redis 执行完写操作命令后,会将命令追加到 server.aof_buf 缓冲区;
  2. 然后通过 write() 系统调用,将 aof_buf 缓冲区的数据写入到 AOF 文件,此时数据并没有写入到硬盘,而是拷贝到了内核缓冲区 page cache,等待内核将数据写入硬盘;
  3. 具体内核缓冲区的数据什么时候写入到硬盘,由内核决定。

Redis 提供了 3 种写回硬盘的策略,控制的就是上面说的第三步的过程。在 redis.conf 配置文件中的 appendfsync 配置项可以有以下 3 种参数可填:

  • Always,这个单词的意思是「总是」,所以它的意思是每次写操作命令执行完后,同步将 AOF 日志数据写回硬盘;
  • Everysec,这个单词的意思是「每秒」,所以它的意思是每次写操作命令执行完后,先将命令写入到 AOF 文件的内核缓冲区,然后每隔一秒将缓冲区里的内容写回到硬盘;
  • No,意味着不由 Redis 控制写回硬盘的时机,转交给操作系统控制写回的时机,也就是每次写操作命令执行完后,先将命令写入到 AOF 文件的内核缓冲区,再由操作系统决定何时将缓冲区内容写回硬盘。

这 3 种写回策略都无法能完美解决「主进程阻塞」和「减少数据丢失」的问题,因为两个问题是对立的,偏向于一边的话,就会要牺牲另外一边,原因如下:

  • Always 策略的话,可以最大程度保证数据不丢失,但是由于它每执行一条写操作命令就同步将 AOF 内容写回硬盘,所以是不可避免会影响主进程的性能;
  • No 策略的话,是交由操作系统来决定何时将 AOF 日志内容写回硬盘,相比于 Always 策略性能较好,但是操作系统写回硬盘的时机是不可预知的,如果 AOF 日志内容没有写回硬盘,一旦服务器宕机,就会丢失不定数量的数据。
  • Everysec 策略的话,是折中的一种方式,避免了 Always 策略的性能开销,也比 No 策略更能避免数据丢失,当然如果上一秒的写操作命令日志没有写回到硬盘,发生了宕机,这一秒内的数据自然也会丢失。

 总结

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AOF 重写机制

基础过程

AOF 日志是一个文件,随着执行的写操作命令越来越多,文件的大小会越来越大。

如果当 AOF 日志文件过大就会带来性能问题,比如重启 Redis 后,需要读 AOF 文件的内容以恢复数据,如果文件过大,整个恢复的过程就会很慢。所以,Redis 为了避免 AOF 文件越写越大,提供了 AOF 重写机制,当 AOF 文件的大小超过所设定的阈值后,Redis 就会启用 AOF 重写机制,来压缩 AOF 文件。

例如:

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最终也只需要根据这个「键值对」当前的最新状态,然后用一条命令去记录键值对。

进程 bgrewriteaof 

但是在触发 AOF 重写时,比如当 AOF 文件大于 64M 时,就会对 AOF 文件进行重写,这时是需要读取所有缓存的键值对数据,并为每个键值对生成一条命令,然后将其写入到新的 AOF 文件,重写完后,就把现在的 AOF 文件替换掉。

这个过程其实是很耗时的,所以重写的操作不能放在主进程里。所以,Redis 的重写 AOF 过程是由后台子进程 bgrewriteaof 来完成的,这么做可以达到两个好处:

  • 子进程进行 AOF 重写期间,主进程可以继续处理命令请求,从而避免阻塞主进程
  • 子进程带有主进程的数据副本

总结

Redis 提供了三种将 AOF 日志写回硬盘的策略,分别是 Always、Everysec 和 No,这三种策略在可靠性上是从高到低,而在性能上则是从低到高。

随着执行的命令越多,AOF 文件的体积自然也会越来越大,为了避免日志文件过大, Redis 提供了 AOF 重写机制,它会直接扫描数据中所有的键值对数据,然后为每一个键值对生成一条写操作命令,接着将该命令写入到新的 AOF 文件,重写完成后,就替换掉现有的 AOF 日志。重写的过程是由后台子进程完成的,这样可以使得主进程可以继续正常处理命令。

用 AOF 日志的方式来恢复数据其实是很慢的,因为 Redis 执行命令由单线程负责的,而 AOF 日志恢复数据的方式是顺序执行日志里的每一条命令,如果 AOF 日志很大,这个「重放」的过程就会很慢了。

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