redis持久化

Posted 2020-12-31 何其有静

redis持久化

 

众所周知，redis是内存数据库，它把数据存储在内存中，这样在加快读取速度的同时也对数据安全性产生了新的问题，即当redis所在服务器发生宕机后，redis数据库里的所有数据将会全部丢失。

为了解决这个问题，redis提供了持久化功能——RDB和AOF。通俗的讲就是将内存中的数据写入硬盘中。

 一、持久化之全量写入：RDB（快照）

[redis@6381]$ more /usr/local/redis/conf/redis.conf 
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
dbfilename "dump.rdb"          #持久化文件名称
dir "/data/dbs/redis/6381"    #持久化数据文件存放的路径

上面是redis配置文件里默认的RDB持久化设置，前三行都是对触发RDB的一个条件，例如第一行的意思是每900秒钟里redis数据库有一条数据被修改则触发RDB，依次类推；只要有一条满足就会调用BGSAVE进行RDB持久化。第四行dbfilename指定了把内存里的数据库写入本地文件的名称，该文件是进行压缩后的二进制文件，通过该文件可以把数据库还原到生成该文件时数据库的状态。第五行dir指定了RDB文件存放的目录。

配置文件修改需要重启redis服务，我们还可以在命令行里进行配置，即时生效，服务器重启后需重新配置

[redis@iZ254r8s3m6Z redis]$ bin/redis-cli
127.0.0.1:6379> CONFIG GET save         #查看redis持久化配置
1) "save"
2) "900 1 300 10 60 10000"

127.0.0.1:6379> CONFIG SET save "21600 1000" #修改redis持久化配置
OK

  而RDB持久化也分两种：SAVE和BGSAVE

      SAVE是阻塞式的RDB持久化，当执行这个命令时redis的主进程把内存里的数据库状态写入到RDB文件（即上面的dump.rdb）中，直到该文件创建完毕的这段时间内redis将不能处理任何命令请求。

      BGSAVE属于非阻塞式的持久化，它会创建一个子进程专门去把内存中的数据库状态写入RDB文件里，同时主进程还可以处理来自客户端的命令请求。但子进程基本是复制的父进程，这等于两个相同大小的redis进程在系统上运行，会造成内存使用率的大幅增加。

（本人在生产中就碰到过这问题，redis本身内存使用率就60%，总的内存使用率在百分之七八十左右，持久化的时候立马飙到百分之一百三十多，告警邮件是每天几十封/(ㄒoㄒ)/~~ 最后根据需求选择了AOF持久化）

如何持久化

Redis会单独创建(fork)一个子进程来进行持久化，会先将数据写进一个临时文件中，等到持久化过程结束了，再用这个临时文件替换上次持久化好的文件。
在这个过程中，只有子进程来负责IO操作，主进程仍然处理客户端的请求，这就确保了极高的性能。

RDB优点与缺点

优点

  如果要进行大规模数据的恢复，RDB方式要比AOF方式恢复速度要快。
  RDB可以最大化Redis性能，父进程做的就是fork子进程，然后继续接受客户端请求，让子进程负责持久化操作，父进程无需进行IO操作。
  RDB是一个非常紧凑(compact)的文件,它保存了某个时间点的数据集，非常适合用作备份，同时也非常适合用作灾难性恢复，它只有一个文件，内容紧凑，
通过备份原文件到本机外的其他主机上，一旦本机发生宕机，就能将备份文件复制到redis安装目录下，通过启用服务就能完成数据的恢复。

缺点

  RDB这种持久化方式不太适应对数据完整性要求严格的情况，因为，尽管我们可以用过修改快照实现持久化的频率，但是要持久化的数据是一段时间内的整个数据集的状态，
如果在还没有触发快照时，本机就宕机了，那么对数据库所做的写操作就随之而消失了并没有持久化本地dump.rdb文件中。
  每次进行RDB时，父进程都会fork一个子进程，由子进程来进行实际的持久化操作，如果数据集庞大，那么fork出子进程的这个过程将是非常耗时的，就会出现服务器暂停
客户端请求，将内存中的数据复制一份给子进程，让子进程进行持久化操作。

优点：
1 适合大规模的数据恢复。
2 如果业务对数据完整性和一致性要求不高，RDB是很好的选择。

缺点：
1 数据的完整性和一致性不高，因为RDB可能在最后一次备份时宕机了。
2 备份时占用内存，因为Redis 在备份时会独立创建一个子进程，将数据写入到一个临时文件（此时内存中的数据是原来的两倍哦），最后再将临时文件替换之前的备份文件。
所以Redis 的持久化和数据的恢复要选择在夜深人静的时候执行是比较合理的。

二、持久化之增量写入：AOF

       与RDB的保存整个redis数据库状态不同，AOF是通过保存对redis服务端的写命令（如set、sadd、rpush）来记录数据库状态的，即保存你对redis数据库的写操作，以下就是AOF文件的内容

[redis@iZ]$ more appendonly.aof 
*2
$6
SELECT
$1
0
*3
$3
SET
$47
DEV_USER_LEGAL_F9683BE0E27F1A06C0CB869CEC7E3B22
$11
¬
*3
$3
SET
$47

先让我们看看如何配置AOF

[redis@iZ]$ more ~/redis/conf/redis.conf
dir "/data/dbs/redis/6381"           #AOF文件存放目录
appendonly yes                       #开启AOF持久化，默认关闭
appendfilename "appendonly.aof"      #AOF文件名称（默认）
appendfsync no                       #AOF持久化策略
auto-aof-rewrite-percentage 100      #触发AOF文件重写的条件（默认）
auto-aof-rewrite-min-size 64mb       #触发AOF文件重写的条件（默认）

要弄明白上面几个配置就得从AOF的实现去理解，AOF的持久化是通过命令追加、文件写入和文件同步三个步骤实现的。当reids开启AOF后，服务端每执行一次写操作（如set、sadd、rpush）就会把该条命令追加到一个单独的AOF缓冲区的末尾，这就是命令追加；然后把AOF缓冲区的内容写入AOF文件里。看上去第二步就已经完成AOF持久化了那第三步是干什么的呢？这就需要从系统的文件写入机制说起：一般我们现在所使用的操作系统，为了提高文件的写入效率，都会有一个写入策略，即当你往硬盘写入数据时，操作系统不是实时的将数据写入硬盘，而是先把数据暂时的保存在一个内存缓冲区里，等到这个内存缓冲区的空间被填满或者是超过了设定的时限后才会真正的把缓冲区内的数据写入硬盘中。也就是说当redis进行到第二步文件写入的时候，从用户的角度看是已经把AOF缓冲区里的数据写入到AOF文件了，但对系统而言只不过是把AOF缓冲区的内容放到了另一个内存缓冲区里而已，之后redis还需要进行文件同步把该内存缓冲区里的数据真正写入硬盘上才算是完成了一次持久化。而何时进行文件同步则是根据配置的appendfsync来进行：

      appendfsync有三个选项：always、everysec和no：

1、选择always的时候服务器会在每执行一个事件就把AOF缓冲区的内容强制性的写入硬盘上的AOF文件里，可以看成你每执行一个redis写入命令就往AOF文件里记录这条命令，这保证了数据持久化的完整性，但效率是最慢的，却也是最安全的；

2、配置成everysec的话服务端每执行一次写操作（如set、sadd、rpush）也会把该条命令追加到一个单独的AOF缓冲区的末尾，并将AOF缓冲区写入AOF文件，然后每隔一秒才会进行一次文件同步把内存缓冲区里的AOF缓存数据真正写入AOF文件里，这个模式兼顾了效率的同时也保证了数据的完整性，即使在服务器宕机也只会丢失一秒内对redis数据库做的修改；

3、将appendfsync配置成no则意味redis数据库里的数据就算丢失你也可以接受，它也会把每条写命令追加到AOF缓冲区的末尾，然后写入文件，但什么时候进行文件同步真正把数据写入AOF文件里则由系统自身决定，即当内存缓冲区的空间被填满或者是超过了设定的时限后系统自动同步。这种模式下效率是最快的，但对数据来说也是最不安全的，如果redis里的数据都是从后台数据库如mysql中取出来的，属于随时可以找回或者不重要的数据，那么可以考虑设置成这种模式。

     

      相比RDB每次持久化都会内存翻倍，AOF持久化除了在第一次启用时会新开一个子进程创建AOF文件会大幅度消耗内存外，之后的每次持久化对内存使用都很小。但AOF也有一个不可忽视的问题：AOF文件过大。你对redis数据库的每一次写操作都会让AOF文件里增加一条数据，久而久之这个文件会形成一个庞然大物。还好的是redis提出了AOF重写的机制，即我们上面配置的auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size。AOF重写机制这里暂不细述，之后本人会另开博文对此解释，有兴趣的同学可以看看。我们只要知道AOF重写既是重新创建一个精简化的AOF文件，里面去掉了多余的冗余命令，并对原AOF文件进行覆盖。这保证了AOF文件大小处于让人可以接受的地步。而上面的auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size配置触发AOF重写的条件。       

      Redis 会记录上次重写后AOF文件的文件大小，而当前AOF文件大小跟上次重写后AOF文件大小的百分比超过auto-aof-rewrite-percentage设置的值，同时当前AOF文件大小也超过auto-aof-rewrite-min-size设置的最小值，则会触发AOF文件重写。以上面的配置为例，当现在的AOF文件大于64mb同时也大于上次重写AOF后的文件大小，则该文件就会被AOF重写。

AOF的重写机制

前面也说到了，AOF的工作原理是将写操作追加到文件中，文件的冗余内容会越来越多。所以聪明的 Redis 新增了重写机制。当AOF文件的大小超过所设定的阈值时，Redis就会对AOF文件的内容压缩。

重写的原理：Redis 会fork出一条新进程，读取内存中的数据，并重新写到一个临时文件中。并没有读取旧文件（你都那么大了，我还去读你？？？ o(ﾟДﾟ)っ傻啊！）。最后替换旧的aof文件。

触发机制：当AOF文件大小是上次rewrite后大小的一倍且文件大于64M时触发。这里的“一倍”和“64M” 可以通过配置文件修改。

 

      最后需要注意的是，如果redis开启了AOF持久化功能，那么当redis服务重启时会优先使用AOF文件来还原数据库。

优点

AOF有着多种持久化策略：
appendfsync always:每修改同步，每一次发生数据变更都会持久化到磁盘上，性能较差，但数据完整性较好。

appendfsync everysec: 每秒同步，每秒内记录操作，异步操作，如果一秒内宕机，有数据丢失。

appendfsync no:不同步。

AOF文件是一个只进行追加操作的日志文件，对文件写入不需要进行seek，即使在追加的过程中，写入了不完整的命令（例如：磁盘已满），可以使用redis-check-aof工具可以修复这种问题

Redis可以在AOF文件变得过大时，会自动地在后台对AOF进行重写：重写后的新的AOF文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。整个重写操作是绝对安全的，
因为Redis在创建AOF文件的过程中，会继续将命令追加到现有的AOF文件中，即使在重写的过程中发生宕机，现有的AOF文件也不会丢失。一旦新AOF文件创建完毕，
Redis就会从旧的AOF文件切换到新的AOF文件，并对新的AOF文件进行追加操作。

AOF文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作。这些写入操作一Redis协议的格式保存，易于对文件进行分析；例如，如果不小心执行了FLUSHALL命令，
但只要AOF文件未被重写，通过停止服务器，移除AOF文件末尾的FLUSHALL命令，重启服务器就能达到FLUSHALL执行之前的状态。

缺点

对于相同的数据集来说，AOF文件要比RDB文件大。
根据所使用的持久化策略来说，AOF的速度要慢与RDB。一般情况下，每秒同步策略效果较好。不使用同步策略的情况下，AOF与RDB速度一样快。

AOF 的优缺点

优点：数据的完整性和一致性更高
缺点：因为AOF记录的内容多，文件会越来越大，数据恢复也会越来越慢。

 

 

总结

1. Redis 默认开启RDB持久化方式，在指定的时间间隔内，执行指定次数的写操作，则将内存中的数据写入到磁盘中。
2. RDB 持久化适合大规模的数据恢复但它的数据一致性和完整性较差。
3. Redis 需要手动开启AOF持久化方式，默认是每秒将写操作日志追加到AOF文件中。
4. AOF 的数据完整性比RDB高，但记录内容多了，会影响数据恢复的效率。
5. Redis 针对 AOF文件大的问题，提供重写的瘦身机制。
6. 若只打算用Redis 做缓存，可以关闭持久化。
7. 若打算使用Redis 的持久化。建议RDB和AOF都开启。其实RDB更适合做数据的备份，留一后手。AOF出问题了，还有RDB。

转自：https://www.cnblogs.com/dengtr/p/5085287.html