Redis-持久机制

Redis是一个开源的内存数据结构存储系统，被广泛应用于Web应用中，可以用作数据库和缓存服务器。它具有高性能、高并发、高可用性等特点，因此在大规模的数据处理和高并发访问的场景下表现出色。

为什么有持久化

由于Redis默认是将数据存储在内存中，一旦服务重启或崩溃，所有的数据将会丢失。

什么是持久化

为了解决这个问题，Redis提供了持久化机制，可以将数据存储到硬盘上，以保证数据不会因为服务重启或崩溃而丢失。
利用永久性存储介质将数据进行保存，在特定的时间将保存的数据进行恢复的工作机制称为持久化
Redis目前支持两种持久化机制：RDB快照和AOF日志。

RDB

RDB快照是Redis的默认持久化方式，它会定期将内存中的数据快照保存到硬盘上。

文件创建

RDB 持久化功能所生成的 RDB 文件是一个经过压缩的紧凑二进制文件，通过该文件可以还原生成 RDB 文件时的数据库状态，有两个 Redis 命令可以生成 RDB 文件，一个是 SAVE，另一个是 BGSAVE

SAVE

SAVE 指令：手动执行一次保存操作，该指令的执行会阻塞当前 Redis 服务器，客户端发送的所有命令请求都会被拒绝，直到当前 RDB 过程完成为止，有可能会造成长时间阻塞，线上环境不建议使用
配置 redis.conf：

dir path				#设置存储.rdb文件的路径，通常设置成存储空间较大的目录中，目录名称data
dbfilename "x.rdb"		#设置本地数据库文件名，默认值为dump.rdb，通常设置为dump-端口号.rdb
rdbcompression yes|no	#设置存储至本地数据库时是否压缩数据，默认yes，设置为no节省CPU运行时间
rdbchecksum yes|no		#设置读写文件过程是否进行RDB格式校验，默认yes

BGSAVE

BGSAVE：bg 是 background，代表后台执行，命令的完成需要两个进程，进程之间不相互影响，所以持久化期间 Redis 正常工作
工作原理：

流程：客户端发出 BGSAVE 指令，Redis 服务器使用 fork 函数创建一个子进程，然后响应后台已经开始执行的信息给客户端。子进程会异步执行持久化的操作，持久化过程是先将数据写入到一个临时文件中，持久化操作结束再用这个临时文件替换上次持久化的文件

文件载入

RDB 文件的载入工作是在服务器启动时自动执行，期间 Redis 会一直处于阻塞状态，直到载入完成

Redis 并没有专门用于载入 RDB 文件的命令，只要服务器在启动时检测到 RDB 文件存在，就会自动载入 RDB 文件

优缺点

RDB快照的优点是对硬盘空间的利用率高，恢复数据的速度快，适合用于备份和灾难恢复。缺点是在服务意外重启的情况下，最后一次快照之后的数据将会丢失。

AOF日志

AOF（append only file）持久化：以独立日志的方式记录每次写命令（不记录读）来记录数据库状态，增量保存只许追加文件但不可以改写文件，与 RDB 相比可以理解为由记录数据改为记录数据的变化

AOF 主要作用是解决了数据持久化的实时性

步骤

AOF 持久化功能的实现可以分为命令追加（append）、文件写入、文件同步（sync）三个步骤

命令追加：服务器在执行完一个写命令之后，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
文件写入：服务器在处理文件事件时会执行写命令，追加一些内容到 aof_buf 缓冲区里，所以服务器每次结束一个事件循环之前，就会执行 flushAppendOnlyFile 函数，判断是否需要将 aof_buf 缓冲区中的内容写入和保存到 AOF 文件里
文件同步：在现代操作系统中，当用户调用 write 函数将数据写入文件时，操作系统通常会将写入数据暂时保存在一个内存缓冲区空间，等到缓冲区写满或者到达特定时间周期，才真正地将缓冲区中的数据写入到磁盘里面（刷脏）

对比

RDB 的特点

• RDB 优点：

  • RDB 是一个紧凑压缩的二进制文件，存储效率较高，但存储数据量较大时，存储效率较低
  • RDB 内部存储的是 Redis 在某个时间点的数据快照，非常适合用于数据备份，全量复制、灾难恢复
  • RDB 恢复数据的速度要比 AOF 快很多，因为是快照，直接恢复

• RDB 缺点：

  • BGSAVE 指令每次运行要执行 fork 操作创建子进程，会牺牲一些性能
  • RDB 方式无论是执行指令还是利用配置，无法做到实时持久化，具有丢失数据的可能性，最后一次持久化后的数据可能丢失
  • Redis 的众多版本中未进行 RDB 文件格式的版本统一，可能出现各版本之间数据格式无法兼容

AOF 特点：

• AOF 的优点：数据持久化有较好的实时性，通过 AOF 重写可以降低文件的体积
• AOF 的缺点：文件较大时恢复较慢

AOF 和 RDB 同时开启，系统默认取 AOF 的数据（数据不会存在丢失）

应用场景：

• 对数据非常敏感，建议使用默认的 AOF 持久化方案，AOF 持久化策略使用 everysecond，每秒钟 fsync 一次，该策略 Redis 仍可以保持很好的处理性能

  注意：AOF 文件存储体积较大，恢复速度较慢，因为要执行每条指令

• 数据呈现阶段有效性，建议使用 RDB 持久化方案，可以做到阶段内无丢失，且恢复速度较快

  注意：利用 RDB 实现紧凑的数据持久化，存储数据量较大时，存储效率较低

综合对比：

• RDB 与 AOF 的选择实际上是在做一种权衡，每种都有利有弊
• 灾难恢复选用 RDB
• 如不能承受数分钟以内的数据丢失，对业务数据非常敏感，选用 AOF；如能承受数分钟以内的数据丢失，且追求大数据集的恢复速度，选用 RDB
• 双保险策略，同时开启 RDB 和 AOF，重启后 Redis 优先使用 AOF 来恢复数据，降低丢失数据的量
• 不建议单独用 AOF，因为可能会出现 Bug，如果只是做纯内存缓存，可以都不用
  除了RDB快照和AOF日志之外，Redis还提供了混合持久化方式，即同时使用RDB快照和AOF日志。这种方式可以兼顾两者的优点，保证了数据的完整性和灾难恢复的速度。

数据恢复

“借用二哥中的一个流程图”：

总结

Redis的持久化机制可以保证数据的可靠性和一致性，是必不可少的功能。根据实际需求和场景，我们可以选择合适的持久化方式，并通过一些优化手段来提高性能。正是由于Redis的持久化机制，使得它成为了一种可靠的数据存储和缓存解决方案。