小編給大家分享一下redis中持久化機(jī)制是怎么樣的，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

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Redis持久化機(jī)制

為什么要持久化

如果Redis再次訪問時(shí)，發(fā)現(xiàn)Redis的數(shù)據(jù)是空的，就會(huì)形成緩存穿透。更重要的是，因?yàn)镽edis的數(shù)據(jù)是空的，所以客戶端想要訪問的key都沒有，就會(huì)造成大量的請(qǐng)求就會(huì)瞬間打到數(shù)據(jù)庫上，造成緩存雪崩（少量的key是穿透，大量的key是雪崩）。

這個(gè)時(shí)候，數(shù)據(jù)庫可能就掛掉。而又無法保證redis不宕機(jī)，所以需要當(dāng)redis宕機(jī)后，迅速將里里面的內(nèi)容恢復(fù)出來。因此需要做一個(gè)持久化。持久化是為了恢復(fù)數(shù)據(jù)用的，而不是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用的。

RDB

RDB(Redis DataBase)，是Redis默認(rèn)的存儲(chǔ)方式，RDB方式是通過快照(snapshotting)完成的。

觸發(fā)快照的方式

符合自定義配置的快照規(guī)則

• save 900 1 # 表示15分鐘(900秒鐘)內(nèi)至少1個(gè)鍵被更改則進(jìn)行快照。

• save 300 10 # 表示5分鐘(300秒)內(nèi)至少10個(gè)鍵被更改則進(jìn)行快照。

• save 60 10000 # 表示1分鐘內(nèi)至少10000個(gè)鍵被更改則進(jìn)行快

N秒內(nèi)數(shù)據(jù)集至少有M個(gè)改動(dòng)”這一條件被滿足時(shí)，自動(dòng)保存一次數(shù)據(jù)集。

執(zhí)行save或者bgsave命令

執(zhí)行命令save或bgsave可以生成dump.rdb文件，每次命令執(zhí)行都會(huì)將所有redis內(nèi)存快照到一個(gè)新的rdb文件里，并覆蓋原有rdb快照文件。

save與bgsave對(duì)比：

命令	save	bgsave
IO類型	同步	異步
是否阻塞redis其它命令	是	否(在生成子進(jìn)程執(zhí)行調(diào)用fork函數(shù)時(shí)會(huì)有短暫阻塞)
復(fù)雜度	O(n)	O(n)
優(yōu)點(diǎn)	不會(huì)消耗額外內(nèi)存	不阻塞客戶端命令
缺點(diǎn)	阻塞客戶端命令	需要fork子進(jìn)程，消耗內(nèi)存

配置自動(dòng)生成rdb文件后臺(tái)使用的是bgsave方式。

執(zhí)行flushall命令

flushall

清空Redis之前，保存當(dāng)前Redis快照

執(zhí)行主從復(fù)制操作 (第一次)

第一次主從復(fù)制時(shí)需要生成rdb文件，會(huì)保存當(dāng)前Redis快照

RDB執(zhí)行流程

• 流程分析

6. 父進(jìn)程fork子進(jìn)程后，繼續(xù)工作。

5. 子進(jìn)程發(fā)送信號(hào)給父進(jìn)程表示完成，父進(jìn)程更新統(tǒng)計(jì)信息。

4. 子進(jìn)程創(chuàng)建RDB文件，根據(jù)父進(jìn)程內(nèi)存快照生成臨時(shí)快照文件，完成后對(duì)原有文件進(jìn)行原子替換。(RDB始終完整)

3. 父進(jìn)程fork后，bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父進(jìn)程，并可以響應(yīng)其他命令。

2. 父進(jìn)程執(zhí)行fork(調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)復(fù)制主進(jìn)程)操作創(chuàng)建子進(jìn)程，這個(gè)過程中父進(jìn)程是阻塞的，Redis不能執(zhí)行來自客戶端的任何命令。

1. Redis父進(jìn)程首先判斷:當(dāng)前是否在執(zhí)行save或bgsave/bgrewriteaof(aof文件重寫命令)的子進(jìn)程，如果在執(zhí)行則bgsave命令直接返回。

RDB文件結(jié)構(gòu)

• 1、頭部5字節(jié)固定為“REDIS”字符串

• 2、4字節(jié)“RDB”版本號(hào)(不是Redis版本號(hào))，當(dāng)前為9，填充后為0009

• 3、輔助字段，以key-value的形式

• 4、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫號(hào)碼

• 5、字典大小

• 6、過期key

• 7、主要數(shù)據(jù)，以key-value的形式存儲(chǔ)

• 8、結(jié)束標(biāo)志

• 9、校驗(yàn)和，就是看文件是否損壞，或者是否被修改

RDB的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

• RDB是二進(jìn)制壓縮文件，占用空間小，便于傳輸(傳給slaver)

• 主進(jìn)程fork子進(jìn)程，可以最大化Redis性能，主進(jìn)程不能太大，復(fù)制過程中主進(jìn)程阻塞

缺點(diǎn)

• 不保證數(shù)據(jù)完整性，會(huì)丟失最后一次快照以后更改的所有數(shù)據(jù)

AOF

AOF(append only file)是Redis的另一種持久化方式。Redis默認(rèn)情況下是不開啟的。開啟AOF持久化后，Redis將所有對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行過寫入的命令(及其參數(shù))(RESP)記錄到AOF文件，以此達(dá)到記錄數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的目的，

這樣當(dāng)Redis重啟后只要按順序回放這些命令就會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)了。AOF會(huì)記錄過程，RDB只管結(jié)果

AOF持久化實(shí)現(xiàn)

配置 redis.conf

# 可以通過修改redis.conf配置文件中的appendonly參數(shù)開啟 
appendonly yes

# AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通過dir參數(shù)設(shè)置的。 
dir ./

# 默認(rèn)的文件名是appendonly.aof，可以通過appendfilename參數(shù)修改 
appendfilename appendonly.aof

AOF原理

AOF文件中存儲(chǔ)的是redis的命令，同步命令到 AOF 文件的整個(gè)過程可以分為三個(gè)階段:

• 命令傳播:Redis將執(zhí)行完的命令、命令的參數(shù)、命令的參數(shù)個(gè)數(shù)等信息發(fā)送到 AOF 程序中。

• 緩存追加:AOF程序根據(jù)接收到的命令數(shù)據(jù)，將命令轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的格式，然后將協(xié)議內(nèi)容追加 到服務(wù)器的AOF緩存中。

• 文件寫入和保存:AOF 緩存中的內(nèi)容被寫入到 AOF 文件末尾，如果設(shè)定的 AOF 保存條件被滿足的話， fsync函數(shù)或者fdatasync 函數(shù)會(huì)被調(diào)用，將寫入的內(nèi)容真正地保存到磁盤中。

命令傳播

當(dāng)一個(gè)Redis客戶端需要執(zhí)行命令時(shí)，它通過網(wǎng)絡(luò)連接，將協(xié)議文本發(fā)送給Redis服務(wù)器。服務(wù)器在接到客戶端的請(qǐng)求之后，它會(huì)根據(jù)協(xié)議文本的內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)拿詈瘮?shù)，并將各個(gè)參數(shù)從字符串文本轉(zhuǎn)換為Redis 字符串對(duì)象(StringObject)。每當(dāng)命令函數(shù)成功執(zhí)行之后，命令參數(shù)都會(huì)被傳播到AOF程序。

緩存追加

當(dāng)命令被傳播到AOF程序之后，程序會(huì)根據(jù)命令以及命令的參數(shù)，將命令從字符串對(duì)象轉(zhuǎn)換回原來的協(xié)議文本。協(xié)議文本生成之后，它會(huì)被追加到redis.h/redisServer結(jié)構(gòu)的aof_buf 末尾。

redisServer結(jié)構(gòu)維持著Redis服務(wù)器的狀態(tài)，aof_buf域則保存著所有等待寫入到AOF 文件的協(xié)議文本(RESP)

文件寫入和保存

每當(dāng)服務(wù)器常規(guī)任務(wù)函數(shù)被執(zhí)行、或者事件處理器被執(zhí)行時(shí)，aof.c/flushAppendOnlyFile 函數(shù)都會(huì)被調(diào)用，這個(gè)函數(shù)執(zhí)行以下兩個(gè)工作:

• WRITE:根據(jù)條件將aof_buf中的緩存寫入到AOF文件。

• SAVE:根據(jù)條件調(diào)用fsync或 fdatasync函數(shù)將AOF文件保存到磁盤中。

AOF保存模式

Redis 目前支持三種 AOF 保存模式，它們分別是:

• AOF_FSYNC_NO :不保存。

• AOF_FSYNC_EVERYSEC :每一秒鐘保存一次。(默認(rèn))

• AOF_FSYNC_ALWAYS :每執(zhí)行一個(gè)命令保存一次。(不推薦)

AOF_FSYNC_NO

從不fsync，將數(shù)據(jù)交給操作系統(tǒng)來處理。更快，也更不安全的選擇。

SAVE只會(huì)在以下任意一種情況中被執(zhí)行:

• Redis被關(guān)閉

• AOF功能被關(guān)閉

• 系統(tǒng)的寫緩存被刷新(可能是緩存已經(jīng)被寫滿，或者定期保存操作被執(zhí)行)

這三種情況下的SAVE操作都會(huì)引起Redis主進(jìn)程阻塞。

AOF_FSYNC_EVERYSEC

SAVE原則上每隔一秒鐘就會(huì)執(zhí)行一次，因?yàn)镾AVE操作是由后臺(tái)子線程(fork)調(diào)用的， 所以它不會(huì)引起服務(wù)器主進(jìn)程阻塞，并且在故障時(shí)只會(huì)丟失1秒鐘的數(shù)據(jù)。

AOF_FSYNC_ALWAYS

每次執(zhí)行完一個(gè)命令之后，WRITE和SAVE都會(huì)被執(zhí)行。每次有新命令追加到AOF文件時(shí)就執(zhí)行一次fsync，非常慢，也非常安全。

因?yàn)镾AVE是由Redis主進(jìn)程執(zhí)行的，所以在SAVE執(zhí)行期間，主進(jìn)程會(huì)被阻塞，不能接受命令請(qǐng)求。

AOF保存模式對(duì)性能和安全性的影響

三種模式的比較

AOF重寫

AOF記錄數(shù)據(jù)的變化過程，越來越大，需要重寫“瘦身”

Redis可以在AOF體積變得過大時(shí)，自動(dòng)地在后臺(tái)（Fork子進(jìn)程）對(duì)AOF進(jìn)行重寫。

重寫后的新AOF文件包含了恢復(fù)當(dāng)前數(shù)據(jù)集所需的最小命令集合。

所謂的“重寫”其實(shí)是一個(gè)有歧義的詞語，實(shí)際上，AOF重寫并不需要對(duì)原有的AOF文件進(jìn)行任何寫入和讀取，它針對(duì)的是數(shù)據(jù)庫中鍵的當(dāng)前值。

舉例說明

set s1 11
set s1 22
set s1 33

lpush list1 1 2 3
lpush list1 4 5 6

AOF重寫后

set s1 33

lpush list1 1 2 3 4 5 6

Redis不希望AOF重寫造成服務(wù)器無法處理請(qǐng)求，所以Redis決定將AOF重寫程序放到（后臺(tái)）子進(jìn)程里執(zhí)行，

• 1、子進(jìn)程進(jìn)行AOF重寫期間，主進(jìn)程可以繼續(xù)處理命令請(qǐng)求。

• 2、子進(jìn)程帶有主進(jìn)程的數(shù)據(jù)副本，使用子進(jìn)程而不是線程，可以在避免鎖的情況下，保證數(shù)據(jù)的安全性。

不過，使用子進(jìn)程也有一個(gè)問題需要解決：因?yàn)樽舆M(jìn)程在進(jìn)行AOF重寫期間，主進(jìn)程還需要繼續(xù)處理命令，而新的命令可能對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這會(huì)讓當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和重寫后的AOF文件中的數(shù)據(jù)不一致。

為了解決這個(gè)問題，Redis增加了一個(gè)AOF重寫緩存，這個(gè)緩存在fork出子進(jìn)程之后開始啟用，Redis主進(jìn)程在接到新的寫命令之后，除了會(huì)將這個(gè)寫命令的協(xié)議內(nèi)容追加到現(xiàn)有的AOF文件之外，還會(huì)追加到這個(gè)緩存中。

重寫過程分析

Redis在創(chuàng)建新AOF文件的過程中，會(huì)繼續(xù)將命令追加到現(xiàn)有的AOF文件里面，即使重寫過程中發(fā)生停機(jī)，現(xiàn)有的AOF文件也不會(huì)丟失。而一旦新AOF文件創(chuàng)建完畢，Redis就會(huì)從舊AOF文件切換到新AOF文件，并開始對(duì)新AOF文件進(jìn)行追加操作。

當(dāng)子進(jìn)程在執(zhí)行AOF重寫時(shí)，主進(jìn)程需要執(zhí)行以下三個(gè)工作：

• 處理命令請(qǐng)求。

• 將寫命令追加到現(xiàn)有的AOF文件中。

• 將寫命令追加到AOF重寫緩存中

。這樣一來可以保證：現(xiàn)有的AOF功能會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，即使在AOF重寫期間發(fā)生停機(jī)，也不會(huì)有任何數(shù)據(jù)丟失。所有對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改的命令都會(huì)被記錄到AOF重寫緩存中。

當(dāng)子進(jìn)程完成AOF重寫之后，它會(huì)向父進(jìn)程發(fā)送一個(gè)完成信號(hào)，父進(jìn)程在接到完成信號(hào)之后，會(huì)調(diào)用一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)，并完成以下工作：

• 將AOF重寫緩存中的內(nèi)容全部寫入到新AOF文件中。

• 對(duì)新的AOF文件進(jìn)行改名，覆蓋原有的AOF文件。

Redis數(shù)據(jù)庫里的+AOF重寫過程中的命令------->新的AOF文件---->覆蓋老的當(dāng)步驟1執(zhí)行完畢之后，現(xiàn)有AOF文件、新AOF文件和數(shù)據(jù)庫三者的狀態(tài)就完全一致了。

當(dāng)步驟2執(zhí)行完畢之后，程序就完成了新舊兩個(gè)AOF文件的交替。這個(gè)信號(hào)處理函數(shù)執(zhí)行完畢之后，主進(jìn)程就可以繼續(xù)像往常一樣接受命令請(qǐng)求了

。在整個(gè)AOF后臺(tái)重寫過程中，只有最后的寫入緩存和改名操作會(huì)造成主進(jìn)程阻塞，在其他時(shí)候，AOF后臺(tái)重寫都不會(huì)對(duì)主進(jìn)程造成阻塞，這將AOF重寫對(duì)性能造成的影響降到了最低。

AOF重寫觸發(fā)方式

• 1、配置觸發(fā)

#表示當(dāng)前aof文件大小超過上一次aof文件大小的百分之多少的時(shí)候會(huì)進(jìn)行重寫。如果之前沒有重寫過，以啟動(dòng)時(shí)aof文件大小為準(zhǔn)
auto-aof-rewrite-percentage 100

#限制允許重寫最小aof文件大小，也就是文件大小小于64mb的時(shí)候，不需要進(jìn)行優(yōu)化
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

• 2、執(zhí)行bgrewriteaof命令

127.0.0.1:6379>bgrewriteaof‘
Backgroundappendonlyfilerewritingstarted

AOF重寫總結(jié)

混合持久化

RDB和AOF各有優(yōu)缺點(diǎn)，Redis 4.0開始支持rdb和aof的混合持久化。

如果把混合持久化打開，aofrewrite的時(shí)候就直接把rdb的內(nèi)容寫到aof文件開頭。

RDB的頭+AOF的身體---->appendonly.aof

開啟混合持久化

aof-use-rdb-preambleyes

AOF文件的載入與數(shù)據(jù)還原

如果開啟了混合持久化，AOF在重寫時(shí)，不再是單純將內(nèi)存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RESP命令寫入AOF文件，而是將重寫這一刻之前的內(nèi)存做RDB快照處理，并且將RDB快照內(nèi)容和增量的AOF修改內(nèi)存數(shù)據(jù)的命令存在一起，都寫入新的AOF文件，新的文件一開始不叫appendonly.aof，等到重寫完新的AOF文件才會(huì)進(jìn)行改名，覆蓋原有的AOF文件，完成新舊兩個(gè)AOF文件的替換。

于是在Redis重啟的時(shí)候，可以先加載RDB的內(nèi)容，然后再重放增量AOF日志就可以完全替代之前的AOF全量文件重放，因此重啟效率大幅得到提升。

• 1、創(chuàng)建一個(gè)不帶網(wǎng)絡(luò)連接的偽客戶端（fake client）

因?yàn)镽edis的命令只能在客戶端上下文中執(zhí)行，而載入AOF文件時(shí)所使用的命令直接來源于AOF文件而不是網(wǎng)絡(luò)連接，所以服務(wù)器使用了一個(gè)沒有網(wǎng)絡(luò)連接的偽客戶端來執(zhí)行AOF文件保存的寫命令，偽客戶端執(zhí)行命令的效果和帶網(wǎng)絡(luò)連接的客戶端執(zhí)行命令的效果完全一樣

• 2、從AOF文件中分析并讀取出一條寫命令

• 3、使用偽客戶端執(zhí)行被讀出的寫命令

• 4、一直執(zhí)行步驟2和步驟3，直到AOF文件中的所有寫命令都被處理完畢為止

Redis數(shù)據(jù)備份策略

• 1.寫crontab定時(shí)調(diào)度腳本，每小時(shí)都copy一份rdb或aof的備份到一個(gè)目錄中去，僅僅保留最近48小時(shí)的備份

• 2.每天都保留一份當(dāng)日的數(shù)據(jù)備份到一個(gè)目錄中去，可以保留最近1個(gè)月的備份

• 3.每次copy備份的時(shí)候，都把太舊的備份給刪了

• 4.每天晚上將當(dāng)前機(jī)器上的備份復(fù)制一份到其他機(jī)器上，以防機(jī)器損壞

RDB和AOF對(duì)比

• 1、RDB存某個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)快照，采用二進(jìn)制壓縮存儲(chǔ)，AOF存操作命令，采用文本存儲(chǔ)(混合)

• 2、RDB性能高、AOF性能較低

• 3、RDB在配置觸發(fā)狀態(tài)會(huì)丟失最后一次快照以后更改的所有數(shù)據(jù)，AOF設(shè)置為每秒保存一次，則最多丟2秒的數(shù)據(jù)

• 4、Redis以主服務(wù)器模式運(yùn)行，RDB不會(huì)保存過期鍵值對(duì)數(shù)據(jù)，Redis以從服務(wù)器模式運(yùn)行，RDB會(huì)保存過期鍵值對(duì)，當(dāng)主服務(wù)器向從服務(wù)器同步時(shí)，再清空過期鍵值對(duì)。AOF寫入文件時(shí)，對(duì)過期的key會(huì)追加一條del命令，當(dāng)執(zhí)行AOF重寫時(shí)，會(huì)忽略過期key和del命令。

看完了這篇文章，相信你對(duì)“Redis中持久化機(jī)制是怎么樣的”有了一定的了解，如果想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！

新聞名稱：Redis中持久化機(jī)制是怎么樣的
當(dāng)前路徑：http://chinadenli.net/article20/jgjcco.html

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