Redis 持久化

Posted 2021-03-01 黄土地上的黑石头

目录

• rdis 命令启动
• redis 配置文件启动
• 持久化简介
  • 什么是持久化
  • 为什么要持久化
  • 持久化过程保存什么
• RDB
  • RDB启动方式——save
  • save 指令相关配置
  • save 工作原理
  • RDB启动方式——bgsave
  • bgsave 工作原理
  • bgsave 指令相关配置
  • RDB启动方式——save 配置
  • save 配置工作原理
  • save 与 bgsave 的区别
  • rdb 特殊启动形式
  • RDB 优点
  • RDB 弊端
  • 解决思路
• AOF
  • AOF 写数据过程
  • AOF 写数据三种策略（appendfsync）
  • AOF 功能开启
  • AOF 重写
  • AOF 重写作用
  • AOF 重写规则
  • AOF 重写方式
  • AOF 手动重写——bgrewriteaof指令工作原理
  • AOF 自动重写方式
  • AOF 重写流程
• RDB 与 AOF 区别
• 持久化应用场景

rdis 命令启动

redis 多端口启动

redis-server --port 6379
redis-server --port 6380

redis 客户端连接多端口

redis-cli -p 6379
redis-cli -p 6380

redis 配置文件启动

• 查看默认配置文件，过滤注释与空行

  cat redis.conf | grep -v "#" | grep -v "^$"

• 复制配置文件到另一个文件

  cat redis.conf | grep -v "#" | grep -v "^$" > redis-6379.conf

• 修改 redis-6379.conf 配置文件注释，在 redis 根目录下新建 conf 文件夹，用来管理 redis 配置文件

  port 6379 # redis-server 启动端口号
  daemonize yes # 以守护进程方式启动，使用本启动方式，redis将以服务的形式存在，日志将不再打印到命令窗口中
  logfile "6379.log" # 日志文件名
  dir /redis-4.0.0/data # 日志文件、持久化文件等保存路径，自行创建
  

• 利用配置文件启动

  redis-server conf/redis-6379.conf

• 查询是否启动成功

  ps -ef | grep reids-

持久化简介

什么是持久化

利用永久性存储介质将数据进行保存，在特定的时间将保存的数据进行恢复的工作机制称为持久化。

为什么要持久化

防止数据的意外丢失，确保数据安全性

持久化过程保存什么

• 数据快照（RDB-redis database）：将当前数据状态进行保存，快照形式，存储数据结果，存储格式简单，关注点在数据
• 过程日志（AOF-append only file）：将数据的操作过程进行保存，日志形式，存储操作过程，存储格式复杂，关注点在数据的操作过程

RDB

RDB启动方式——save

redis 操作者通过命令即时保存数据

• 命令

  save

• 作用

  手动执行一次保存操作，每执行一次会在 config 中指定的 dir 目录下生成一个 .rdb 的文件用来保存当前的数据快照信息

save 指令相关配置

下面的这些配置都放在redis的启动配置文件中

• dbfilename dump.rdb

  ​ 说明：设置本地数据库文件名，默认值为 dump.rdb
  ​ 经验：通常设置为 dump-端口号.rdb

• dir

  ​ 说明：设置存储 .rdb 文件的路径
  ​ 经验：通常设置成存储空间较大的目录中，目录名称 data

• rdbcompression yes

  ​ 说明：设置存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为 yes, 采用 LZF 压缩
  ​ 经验：通常默认为开启状态，如果设置为 no, 可以节省 CPU 运行时间，但会使存储的文件变大（巨大）

• rdbchecksum yes

  ​ 说明：设置是否进行 RDB 文件格式校验，该校验过程在写文件和读文件过程均进行
  ​ 经验：通常默认为开启状态，如果设置为 no, 可以节约读写性过程约 10% 时间消耗，但是存储一定的数据损坏风险

save 工作原理

注意：save 指令的执行会阻塞当前 Redis 服务器，直到当前 RDB 过程完成为止，有可能会造成长时间阻塞，线上环境不建议使用。

由上可知，当数据量过大，单线程执行方式造成效率过低的问题，这个时候，需要用到 bgsave，他会把持久化的步骤放到后台执行，相当于异步执行吧

RDB启动方式——bgsave

bg 是 background 的缩写

• 命令

  bgsave

• 作用：

  ​ 手动启动后台保存操作，但不是立即执行

bgsave 工作原理

注意：bgsave 命令是针对 save 阻塞问题做的优化。Redis 内部所有涉及到 RDB 操作都采用 bgsave 的方式，save 命令可以放弃使用。

1. redis-cli 发送 bgsave 指令给 redis-server
2. redis-server 调用 linux 的 fork 函数生成一个子进程专门用于数据快照存储，然后向客户端返回 Background saving started。
3. 子进程写入成功后将写入成功的消息返回给服务端，服务端将其成功的消息写到日志文件（或终端）

bgsave 指令相关配置

• dbfilename dump.rdb

• dir

• rdbcompression yes

• rdbchecksum yes

• stop-writes-on-bgsave-error yes

  ​ 说明：后台存储过程中如果出现错误现象，是否停止保存操作
  ​ 经验：通常默认为开启状态

RDB启动方式——save 配置

• 配置（写在 redis 配置文件中）

  save second changes

  save: 监控时间范围
  changes: 监控 key 的变化量

• 作用

  ​ 满足限定时间范围内 key 的变化数量达到指定数量即进行持久化

• 位置

  ​ 在 conf 文件中进行配置

• 范例

  save 900 1 # 每 900s 有 1 个 key 发生变化，就持久化一次
  save 300 10 # 每 300s 有 10 个 key 发生变化，就持久化一次
  save 60 10000 # 每 60s 有 10000 个 key 发生变化，就持久化一次
  

save 配置工作原理

配置中 key 的数量 +1 条件

• 会对数据产生影响（除了查询指令外的其他指令都算数）
• 真正产生了影响（值要发生改变）
• 不进行数据比对（不会拿现在的值跟原值进行比对）

注意：save 配置要根据实际业务情况进行设置，频度过高或过低都会出现性能问题，结果可能是灾难性的；save 配置中对于 second 与 changes 设置通常具有互补对应关系，尽量不要设置成包含行关系；save 配置启动后执行的是 bgsave 操作

save 与 bgsave 的区别

rdb 特殊启动形式

• 全量复制

• 服务器运行过程中重启

  debug reload

• 关闭服务器时制定保存数据

  shutdown save

RDB 优点

• RDB 是一个紧凑压缩的二进制文件，存储效率较高
• RDB 内部存储的是 redis 在某个时间点的数据快照，非常适合用于数据备份，全量复制等场景
• RDB 恢复数据的速度要比 AOF 快很多
• 应用：服务器中每 X 小时执行 bgsave 备份，并将 RDB 文件拷贝到远程机器中，用于灾难恢复。

RDB 缺点

• RDB 方式无论是执行指令还是利用配置，无法做到实时持久化，具有较大的可能性丢失数据
• bgsave 指令每次运行要执行 fork 操作创建子进程，要牺牲掉一些性能
• Redis 的众多版本中未进行 RDB 文件格式的版本统一，有可能出现各版本服务器之间数据格式无法兼容现象

RDB 弊端

• 存储数量较大，效率较低。基于快照思想，每次读写都是全部数据，当数据量巨大时，效率非常低
• 大数据量下的 IO 性能较低
• 基于 fork 创建子进程，内存产生额外消耗
• 宕机带来的数据丢失风险

解决思路

• 不写全数据，仅记录部分数据
• 改记录数据为记录操作过程
• 对所有操作均进行记录，排除丢失数据的风险

AOF

• AOF（append only file）持久化：以独立日志的方式记录每次命令，重启时再重新执行 AOF 文件中命令达到恢复数据的目的。与RDB 相比可以简单描述为改记录数据为记录数据产生的过程
• AOF 的主要作用是解决了数据持久化的实时性，目前已经是 Redis 持久化的主流方式

AOF 写数据过程

AOF 写数据三种策略（appendfsync）

• always(每次)

  ​ 每次写入操作均同步到 AOF 文件中，数据零误差，性能较低

• everysec(每秒)

  ​ 每秒将缓冲区中的指令同步到 AOF 文件中，数据准确性较高，性能较高
  ​ 在系统突然宕机的情况下丢失 1 秒内的数据

• no(系统控制)

  ​ 由操作系统控制每次同步到 AOF 文件的周期，整体过程不可控

AOF 功能开启

• 配置（放在配置文件中）

  appendonly yes|no

  作用：是否开启 AOF 持久化功能，默认为不开启状态

• 配置

  appendfsync always|everysec|no

  作用：AOF 写数据策略

• 配置

  appendfilename filename

  作用：AOF 持久化文件名，默认文件名未 appendonly.aof，建议配置为 appendonly-端口号.aof

• 配置

  dir

  作用：AOF 持久化文件保存路径，与 RDB 持久化文件保持一致即可。

AOF 重写

随着命令不断写入 AOF，文件会越来越大，为了解决这个问题，Redis 引入了 AOF 重写机制压缩文件体积。AOF 文件重写是将 Redis 进程内的数据转化为写命令同步到新 AOF 文件的过程。简单说就是将对同一个数据的若干个命令执行结果转化成最终结果数据对应的指令进行记录。

AOF 重写作用

• 降低磁盘占用量，提高磁盘利用率
• 提高持久化效率，降低持久化写时间，提高 IO 性能
• 降低数据恢复用时，提高数据恢复效率

AOF 重写规则

• 进程内已超时的数据不再写入文件
• 忽略无效指令，重写时使用进程内数据直接生成，这样新的 AOF 文件只保留最终数据的写入命令如 del key1、hdel key2、srem key3、set key4 111、set key4 222等
• 对同一数据的多条写命令合并为一命令

AOF 重写方式

• 手动重写

  bgrewriteaof

• 自动重写

  auto-aof-rewrite-min-size size
  auto-aof-rewrite-percentage percentage
  

AOF 手动重写——bgrewriteaof指令工作原理

AOF 自动重写方式

• 自动重写出发条件设置

  auto-aof-rewrite-min-size size
  auto-aof-rewrite-percentage percent
  

• 自动重写触发比对参数（运行指令 info Persistence 获取具体信息）

  aof_current_size
  aof_base_size
  

• 自动重写触发条件

AOF 重写流程

RDB 与 AOF 区别

持久化应用场景