Redis设计与实现-9.AOF持久化

Posted 2021-02-21 名字可以起这么长

AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

AOF持久化保存数据库状态的方法是将服务器执行的SET、SADD、RPUSH三个命令保存到AOF文件中。服务器在启动的时候，可以通过载入和执行APF文件中保存的命令来还原服务器关闭之前的数据库状态。

实现

AOF持久化功能的实现可以分为：命令追加、文件写入、文件同步三个步骤。

AOF的命令会先保存到aof_buf缓冲区中，然后在定期写入并同步到AOF文件中，而写入的时机也可以通过appendfsync选项进行配置：

• always：服务器在每个事件循环中都将缓冲区的内容写入到AOF文件中。（最安全但是最慢，最多丢失一次循环中的数据）
• everysce：服务器在每个事件循环中都要将缓冲区的内容写入到AOF文件的基础上，还要每隔一秒就要在子线程中对AOF文件进行一次同步。（足够快，最多丢失一秒的数据）
• no：将缓冲区内容都写入AOF文件中，但是不对AOF文件进行同步，由操作系统决定。（文件写入最快，但是同步是最缓慢的，因为缓冲区数据有堆积）

AOF的载入和数据还原

过程

AOF文件中包含了重建数据库状态所需要的所有命令，所以服务器只要读入并重新执行一边AOF文件里面的写命令，就可以还原数据库状态。

1. 创建伪客户端：因为Redis的命令只能在客户端上下文中执行。
2. 获取写命令
3. 使用伪客户端执行写命令
4. 一直执行2，3，直到AOF文件中的所有写命令都被执行完。

重写

为了解决AOF文件会随着时间越来越庞大的问题，Redis提供了重新功能。

AOF文件的重写是依据服务器当前的数据库的状态来实现的，不依赖之前的AOF文件。（先读取键现在的值，然后用一条命令取记录键值对，代替之前记录这个键值对的多条命令）

后台重写和重写缓冲区

因为AOF重写会进行大量数据写入，所以调用这个aof_rewrite函数的线程会被长时间阻塞，Redis又是一个使用单线程处理命令请求，所以如果由服务器直接调用aof_rewrite函数，那么重写期间服务器无法处理客户端发送的请求命令。

Redis不希望AOF重写造成服务器无法处理请求，所以redis将AOF重写放到子进程里执行，这样做可以做到：

• 子进程重写期间，服务器进程可以继续处理命令请求。
• 子进程带有服务器进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免使用锁的情况下，保证数据安全。

子进程在执行重写过程中，服务器处理命令，这时候可能导致数据不一致问题，为了解决数据不一致的问题，Redis服务器设置了一个AOF重写缓冲区，当子进程重写期间，Redis服务器在处理命令的时候会将这个写命令发送给aof缓冲区和aof重写缓冲区。然后缓冲区的数据也会定期的写入和同步到AOF文件中。

当子进程完成AOF重写工作之后，会向父进程发送一个信号，父进程接受到信号后作出如下操作：

• 将AOF重写缓冲区中的所有内容写到新AOF文件中，这时AOF文件锁保存的数据库状态将和服务器当前的数据库状态一致。
• 对新的AOF文件进行命名，原子覆盖现有的AOF文件，完成新旧AOF文件替换。