Redis中RDB和AOF持久化机制的介绍
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Redis数据持久化
Redis作为一个内存数据库,数据是以内存为载体存储的,那么一旦Redis服务器进程退出,服务器中的数据也会消失。为了解决这个问题,Redis提供了持久化机制,也就是把内存中的数据保存到磁盘当中,避免数据意外丢失
Redis提供了两种持久化方案:RDB持久化和AOF持久化,一个是快照的方式,一个是类似日志追加的方式
RDB快照持久化
RDB持久化是通过快照的方式,即在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘。在创建快照之后,用户可以备份该快照,可以将快照复制到其他服务器以创建相同数据的服务器副本,或者在重启服务器后恢复数据。RDB是Redis默认的持久化方式
快照持久化
RDB持久化会生成RDB文件,该文件是一个压缩过的二进制文件,可以通过该文件还原快照时的数据库状态,即生成该RDB文件时的服务器数据。RDB文件默认为当前工作目录下的dump.rdb
,可以根据配置文件中的dbfilename
和dir
设置RDB的文件名和文件位置
# 设置 dump 的文件名 dbfilename dump.rdb # 工作目录 # 例如上面的 dbfilename 只指定了文件名, # 但是它会写入到这个目录下。这个配置项一定是个目录,而不能是文件名。 dir ./
触发快照的时机
执行
save
和bgsave
命令配置文件设置
save
规则,自动间隔性执行bgsave
命令主从复制时,从库全量复制同步主库数据,主库会执行
bgsave
执行
flushall
命令清空服务器数据执行
shutdown
命令关闭Redis时,会执行save
命令
save和bgsave命令
执行save
和bgsave
命令,可以手动触发快照,生成RDB文件,两者的区别如下
使用save
命令会阻塞Redis服务器进程,服务器进程在RDB文件创建完成之前是不能处理任何的命令请求
127.0.0.1:6379> save OK
而使用bgsave
命令不同的是,basave
命令会fork
一个子进程,然后该子进程会负责创建RDB文件,而服务器进程会继续处理命令请求
127.0.0.1:6379> bgsave Background saving started
fork()
是由操作系统提供的函数,作用是创建当前进程的一个副本作为子进程
fork
一个子进程,子进程会把数据集先写入临时文件,写入成功之后,再替换之前的RDB文件,用二进制压缩存储,这样可以保证RDB文件始终存储的是完整的持久化内容
自动间隔触发
在配置文件中设置save
规则,可以自动间隔性执行bgsave
命令
################################ SNAPSHOTTING ################################ # # Save the DB on disk: # # save# # Will save the DB if both the given number of seconds and the given # number of write operations against the DB occurred. # # In the example below the behaviour will be to save: # after 900 sec (15 min) if at least 1 key changed # after 300 sec (5 min) if at least 10 keys changed # after 60 sec if at least 10000 keys changed # # Note: you can disable saving completely by commenting out all "save" lines. # # It is also possible to remove all the previously configured save # points by adding a save directive with a single empty string argument # like in the following example: # # save "" save 900 1 save 300 10 save 60 10000
save
表示在seconds秒内,至少有changes次变化,就会自动触发gbsave
命令
save 900 1
当时间到900秒时,如果至少有1个key发生变化,就会自动触发bgsave
命令创建快照save 300 10
当时间到300秒时,如果至少有10个key发生变化,就会自动触发bgsave
命令创建快照save 60 10000
当时间到60秒时,如果至少有10000个key发生变化,就会自动触发bgsave
命令创建快照
AOF持久化
除了RDB持久化,Redis还提供了AOF(Append Only File)持久化功能,AOF持久化会把被执行的写命令写到AOF文件的末尾,记录数据的变化。默认情况下,Redis是没有开启AOF持久化的,开启后,每执行一条更改Redis数据的命令,都会把该命令追加到AOF文件中,这是会降低Redis的性能,但大部分情况下这个影响是能够接受的,另外使用较快的硬盘可以提高AOF的性能
可以通过配置redis.conf
文件开启AOF持久化,关于AOF的配置如下
# appendonly参数开启AOF持久化 appendonly no # AOF持久化的文件名,默认是appendonly.aof appendfilename "appendonly.aof" # AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同,都是通过dir参数设置的 dir ./ # 同步策略 # appendfsync always appendfsync everysec # appendfsync no # aof重写期间是否同步 no-appendfsync-on-rewrite no # 重写触发配置 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb # 加载aof出错如何处理 aof-load-truncated yes # 文件重写策略 aof-rewrite-incremental-fsync yes
AOF的实现
AOF需要记录Redis的每个写命令,步骤为:命令追加(append)、文件写入(write)和文件同步(sync)
命令追加(append)
开启AOF持久化功能后,服务器每执行一个写命令,都会把该命令以协议格式先追加到aof_buf
缓存区的末尾,而不是直接写入文件,避免每次有命令都直接写入硬盘,减少硬盘IO次数
文件写入(write)和文件同步(sync)
对于何时把aof_buf
缓冲区的内容写入保存在AOF文件中,Redis提供了多种策略
appendfsync always
:将aof_buf
缓冲区的所有内容写入并同步到AOF文件,每个写命令同步写入磁盘appendfsync everysec
:将aof_buf
缓存区的内容写入AOF文件,每秒同步一次,该操作由一个线程专门负责appendfsync no
:将aof_buf
缓存区的内容写入AOF文件,什么时候同步由操作系统来决定
appendfsync
选项的默认配置为everysec
,即每秒执行一次同步
关于AOF的同步策略是涉及到操作系统的write
函数和fsync
函数的,在《Redis设计与实现》中是这样说明的
为了提高文件写入效率,在现代操作系统中,当用户调用
write
函数,将一些数据写入文件时,操作系统通常会将数据暂存到一个内存缓冲区里,当缓冲区的空间被填满或超过了指定时限后,才真正将缓冲区的数据写入到磁盘里。这样的操作虽然提高了效率,但也为数据写入带来了安全问题:如果计算机停机,内存缓冲区中的数据会丢失。为此,系统提供了
fsync
、fdatasync
同步函数,可以强制操作系统立刻将缓冲区中的数据写入到硬盘里,从而确保写入数据的安全性。
从上面的介绍我们知道,我们写入的数据,操作系统并不一定会马上同步到磁盘,所以Redis才提供了appendfsync
的选项配置。当该选项时为always
时,数据安全性是最高的,但是会对磁盘进行大量的写入,Redis处理命令的速度会受到磁盘性能的限制;appendfsync everysec
选项则兼顾了数据安全和写入性能,以每秒一次的频率同步AOF文件,即便出现系统崩溃,最多只会丢失一秒内产生的数据;如果是appendfsync no
选项,Redis不会对AOF文件执行同步操作,而是有操作系统决定何时同步,不会对Redis的性能带来影响,但假如系统崩溃,可能会丢失不定数量的数据
AOF重写(rewrite)
在了解AOF重写之前,我们先来看看AOF文件中存储的内容是啥,先执行两个写操作
127.0.0.1:6379> set s1 hello OK 127.0.0.1:6379> set s2 world OK
然后我们打开appendonly.aof
文件,可以看到如下内容
*3 $3 set $2 s1 $5 hello *3 $3 set $2 s2 $5 world
该命令格式为Redis的序列化协议(RESP)。
*3
代表这个命令有三个参数,$3
表示该参数长度为3
看了上面的AOP文件的内容,我们应该能想象,随着时间的推移,Redis执行的写命令会越来越多,AOF文件也会越来越大,过大的AOF文件可能会对Redis服务器造成影响,如果使用AOF文件来进行数据还原所需时间也会越长
时间长了,AOF文件中通常会有一些冗余命令,比如:过期数据的命令、无效的命令(重复设置、删除)、多个命令可合并为一个命令(批处理命令)。所以AOF文件是有精简压缩的空间的
AOF重写的目的就是减小AOF文件的体积,不过值得注意的是:AOF文件重写并不需要对现有的AOF文件进行任何读取、分享和写入操作,而是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的
文件重写可分为手动触发和自动触发,手动触发执行bgrewriteaof
命令,该命令的执行跟bgsave
触发快照时类似的,都是先fork
一个子进程做具体的工作
127.0.0.1:6379> bgrewriteaof Background append only file rewriting started
自动触发会根据auto-aof-rewrite-percentage
和auto-aof-rewrite-min-size 64mb
配置来自动执行bgrewriteaof
命令
# 表示当AOF文件的体积大于64MB,且AOF文件的体积比上一次重写后的体积大了一倍(100%)时,会执行`bgrewriteaof`命令 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb
下面看一下执行bgrewriteaof
命令,重写的流程
重写会有大量的写入操作,所以服务器进程会
fork
一个子进程来创建一个新的AOF文件在重写期间,服务器进程继续处理命令请求,如果有写入的命令,追加到
aof_buf
的同时,还会追加到aof_rewrite_buf
AOF重写缓冲区当子进程完成重写之后,会给父进程一个信号,然后父进程会把AOF重写缓冲区的内容写进新的AOF临时文件中,再对新的AOF文件改名完成替换,这样可以保证新的AOF文件与当前数据库数据的一致性
数据恢复
Redis4.0开始支持RDB和AOF的混合持久化(可以通过配置项 aof-use-rdb-preamble
开启)
如果是redis进程挂掉,那么重启redis进程即可,直接基于AOF日志文件恢复数据
如果是redis进程所在机器挂掉,那么重启机器后,尝试重启redis进程,尝试直接基于AOF日志文件进行数据恢复,如果AOF文件破损,那么用
redis-check-aof fix
命令修复如果没有AOF文件,会去加载RDB文件
如果redis当前最新的AOF和RDB文件出现了丢失/损坏,那么可以尝试基于该机器上当前的某个最新的RDB数据副本进行数据恢复
RDB vs AOF
上面介绍了RDB持久化和AOF持久化,那么来看一下他们各自的优缺点以及该如何选择持久化方案
RDB和AOF优缺点
关于RDB和AOF的优缺点,官网上面也给了比较详细的说明https://redis.io/topics/persistence
RDB
优点:
RDB快照是一个压缩过的非常紧凑的文件,保存着某个时间点的数据集,适合做数据的备份,灾难恢复
可以最大化Redis的性能,在保存RDB文件,服务器进程只需fork一个子进程来完成RDB文件的创建,父进程不需要做IO操作
与AOF相比,恢复大数据集的时候会更快
缺点:
RDB的数据安全性是不如AOF的,保存整个数据集的过程是比繁重的,根据配置可能要几分钟才快照一次,如果服务器宕机,那么就可能丢失几分钟的数据
Redis数据集较大时,fork的子进程要完成快照会比较耗CPU、耗时
AOF
优点:
数据更完整,安全性更高,秒级数据丢失(取决fsync策略,如果是everysec,最多丢失1秒的数据)
AOF文件是一个只进行追加的日志文件,且写入操作是以Redis协议的格式保存的,内容是可读的,适合误删紧急恢复
缺点:
对于相同的数据集,AOF文件的体积要大于RDB文件,数据恢复也会比较慢
根据所使用的 fsync 策略,AOF 的速度可能会慢于 RDB。 不过在一般情况下, 每秒 fsync 的性能依然非常高
如何选择RDB和AOF
如果是数据不那么敏感,且可以从其他地方重新生成补回的,那么可以关闭持久化
如果是数据比较重要,不想再从其他地方获取,且可以承受数分钟的数据丢失,比如缓存等,那么可以只使用RDB
如果是用做内存数据库,要使用Redis的持久化,建议是RDB和AOF都开启,或者定期执行
bgsave
做快照备份,RDB方式更适合做数据的备份,AOF可以保证数据的不丢失
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文章名称:Redis中RDB和AOF持久化机制的介绍
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