大厂面试官：Redis的持久化机制，你知道么？那你又如何选择配置呢？

大厂常问面试题，Redis持久化机制，你了解多少？

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Redis 持久化 机制

1、为什么需要持久化？

Redis 的数据全部在内存里,如果突然宕机,数据就会全部丢失,因此必须有一种机制来保证 Redis 的数据不会因为故障而丢失,这种机制就是 Redis 的持久化机制。

2、 持久化有哪些实现方式？

Redis 的持久化机制有两种,第一种是快照,第二种是 AOF 日志。快照是一次全量备份,AOF 日志是连续的增量备份。快照是内存数据的二进制序列化形式,在存储上非常紧凑,而 AOF 日志记录的是内存数据修改的指令记录文本。AOF 日志在长期的运行过程中会变的无比庞大,数据库重启时需要加载 AOF 日志进行指令重放,这个时间就会无比漫长。所以需要定期进行 AOF 重写,给 AOF 日志进行瘦身。

3、持久化具体实现过程

1、 Redis的快照（RDB）

Redis 使用操作系统的多进程 COW(Copy On Write) 机制来实现快照持久化。

1.1 COW机制

COW（copy-on-write 的简称），是一种计算机设计领域的优化策略，其核心思想是：如果有多个调用者（callers）同时要求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private copy）给该调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然保持不变。这过程对其他的调用者都是透明的（transparently）。此作法主要的优点是如果调用者没有修改该资源，就不会有副本（private copy）被创建，因此多个调用者只是读取操作时可以共享同一份资源

技术实现原理：
fork()之后，kernel把父进程中所有的内存页的权限都设为read-only，然后子进程的地址空间指向父进程。当父子进程都只读内存时，相安无事。当其中某个进程写内存时，CPU硬件检测到内存页是read-only的，于是触发页异常中断（page-fault），陷入kernel的一个中断例程。中断例程中，kernel就会把触发的异常的页复制一份，于是父子进程各自持有独立的一份。

1.2 RDB具体实现

RDB 快照表示的是某一时刻 Redis 内存中所有数据的写照。在执行 RDB 持久化时，Redis 进程会 fork 一个子进程来执行持久化过程，该过程是阻塞的，当 fork 过程完成后父进程会继续接收客户端的命令。子进程与 Redis 进程共享内存中的数据，但是子进程并不会修改内存中的数据，而是不断的遍历读取写入文件中，但是 Redis 父进程则不一样，它需要响应客户端的命令对内存中数据不断地修改，这个时候就会使用操作系统的 COW 机制来进行数据段页面的分离，当 Redis 父进程对其中某一个页面的数据进行修改时，则会将页面的数据复制一份出来，然后对这个复制页进行修改，这个时候子进程相应的数据页并没有发生改变，依然是 fork 那一瞬间的数据。

2、Redis的AOF机制

2.1 AOF原理

AOF 日志存储的是 Redis 服务器的顺序指令序列，AOF 日志只记录对内存进行修改的指令记录。

恢复数据方法：

假设 AOF 日志记录了自 Redis 实例创建以来所有的修改性指令序列，那么就可以通过对一个空的 Redis实例顺序执行所有的指令，也就是「重放」，来恢复 Redis 当前实例的内存数据结构的状态。

何时记录指令？

Redis 会在收到客户端修改指令后，先进行参数校验，如果没问题，就立即将该指令文本存储到 AOF 日志中，也就是先存到磁盘，然后再执行指令。这样即使遇到突发宕机，已经存储到 AOF 日志的指令进行重放一下就可以恢复到宕机前的状态。

出现问题：

Redis 在长期运行的过程中，AOF 的日志会越变越长。如果实例宕机重启，重放整个AOF 日志会非常耗时，导致长时间 Redis 无法对外提供服务。所以需要对 AOF 日志瘦身

fsync机制

**提出来的原因：**如果机器突然宕机，AOF 日志内容可能还没有来得及完全刷到磁盘中，这个
时候就会出现日志丢失。那该怎么办？
所以：
Linux 的 glibc 提供了 fsync(int fd)函数可以将指定文件的内容强制从内核缓存刷到磁盘。只要 Redis 进程实时调用 fsync 函数就可以保证 aof 日志不丢失。但是 fsync 是一个磁盘 IO 操作，它很慢！如果 Redis执行一条指令就要 fsync 一次，那么 Redis 高性能的地位就不保了。
一般使用情况：
在生产环境的服务器中，Redis 通常是每隔 1s 左右执行一次 fsync 操作，周期 1s是可以配置的。这是在数据安全性和性能之间做了一个折中，在保持高性能的同时，尽可能使得数据少丢失。
Redis 同样也提供了另外两种策略，一个是永不 fsync——让操作系统来决定合适同步磁盘，很不安全，另一个是来一个指令就 fsync 一次——非常慢。但是在生产环境基本不会使用，了解一下即可。

2.2 AOF重写

Redis 提供了 bgrewriteaof 指令用于对 AOF 日志进行瘦身。其原理就是开辟一个子进程对内存进行遍历转换成一系列 Redis 的操作指令，序列化到一个新的 AOF 日志文件中。序列化完毕后再将操作期间发生的增量 AOF 日志追加到这个新的 AOF 日志文件中，追加完毕后就立即替代旧的 AOF 日志文件了，瘦身工作就完成了

2.3 AOF优缺点

1、优点

使用 AOF 持久化会让 Redis 变得非常耐久（much more durable）：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）。

2、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（latency）。

4、两者选择

RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，实际操作过程是fork一个子进程，先将数据集写入临时文件，写入成功后，再替换之前的文件，用二进制压缩存储。
AOF持久化以日志的形式记录服务器所处理的每一个写、删除操作，查询操作不会记录，以文本的方式记录，可以打开文件看到详细的操作记录。
RDB 和 AOF ,我应该用哪一个？

• 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。
• AOF 将 Redis 执行的每一条命令追加到磁盘中，处理巨大的写入会降低 Redis 的性能，不知道你是否可以接受。

数据库备份和灾难恢复：定时生成 RDB 快照（snapshot）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。
Redis 支持同时开启 RDB 和 AOF,系统重启后，Redis 会优先使用 AOF 来恢复数据，这样丢失的数据会最少。