Redis-04-笔记

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Redis-04-笔记相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

Redis持久化

下面呢,进入到持久化的学习.这部分内容理解的东西多,操作的东西少。在这个部分,我们将讲解四个东西:

持久化简介

RDB

AOF

RDB与AOF区别

1、持久化简介

1.1 场景-意外断电

不知道大家有没有遇见过,就是正工作的时候停电了,如果你用的是笔记本电脑还好,你有电池,但如果你用的是台式机呢,那恐怕就比较灾难了,假如你现在正在写一个比较重要的文档,如果你要使用的是word,这种办公自动化软件的话,他一旦遇到停电,其实你不用担心,因为它会给你生成一些其他的文件。

其实他们都在做一件事儿,帮你自动恢复,有了这个文件,你前面的东西就不再丢了。那什么是自动恢复呢?你要先了解他的整个过程。

我们说自动恢复,其实基于的一个前提就是他提前把你的数据给存起来了。你平常操作的所有信息都是在内存中的,而我们真正的信息是保存在硬盘中的,内存中的信息断电以后就消失了,硬盘中的信息断电以后还可以保留下来!

我们将文件由内存中保存到硬盘中的这个过程,我们叫做数据保存,也就叫做持久化。但是把它保存下来不是你的目的,最终你还要把它再读取出来,它加载到内存中这个过程,我们叫做数据恢复,这就是我们所说的word为什么断电以后还能够给你保留文件,因为它执行了一个自动备份的过程,也就是通过自动的形式,把你的数据存储起来,那么有了这种形式以后,我们的数据就可以由内存到硬盘上实现保存。

1.2 什么是持久化

(1)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 。

持久化用于防止数据的意外丢失,确保数据安全性。

(2)持久化过程保存什么?

我们知道一点,计算机中的数据全部都是二进制,如果现在我要你给我保存一组数据的话,你有什么样的方式呢,其实最简单的就是现在长什么样,我就记下来就行了,那么这种是记录纯粹的数据,也叫做快照存储,也就是它保存的是某一时刻的数据状态。

还有一种形式,它不记录你的数据,它记录你所有的操作过程,比如说大家用idea的时候,有没有遇到过写错了ctrl+z撤销,然后ctrl+y还能恢复,这个地方它也是在记录,但是记录的是你所有的操作过程,那我想问一下,操作过程,我都给你留下来了,你说数据还会丢吗?肯定不会丢,因为你所有的操作过程我都保存了。这种保存操作过程的存储,用专业术语来说可以说是日志,这是两种不同的保存数据的形式啊。

总结一下:

  • 第一种: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。

  • 第二种: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。

2、RDB

2.1 save指令

手动执行一次保存操作

save

save指令相关配置

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

dbfilename filename

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

dir path

设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认yes,设置为no,节省 CPU 运行时间,但存储文件变大

rdbcompression yes|no

设置读写文件过程是否进行RDB格式校验,默认yes,设置为no,节约读写10%时间消耗,单存在数据损坏的风险

rdbchecksum yes|no

save指令工作原理


需要注意一个问题,来看一下,现在有四个客户端各自要执行一个指令,把这些指令发送到redis服务器后,他们执行有一个先后顺序问题,假定就是按照1234的顺序放过去的话,那会是什么样的?

记得redis是个单线程的工作模式,它会创建一个任务队列,所有的命令都会进到这个队列里边,在这儿排队执行,执行完一个消失一个,当所有的命令都执行完了,OK,结果达到了。

但是如果现在我们执行的时候save指令保存的数据量很大会是什么现象呢?

他会非常耗时,以至于影响到它在执行的时候,后面的指令都要等,所以说这种模式是不友好的,这是save指令对应的一个问题,当cpu执行的时候会阻塞redis服务器,直到他执行完毕,所以说我们不建议大家在线上环境用save指令。

2.2 bgsave指令

之前我们讲到了当save指令的数据量过大时,单线程执行方式造成效率过低,那应该如何处理?

此时我们可以使用:bgsave指令,bg其实是background的意思,后台执行的意思

手动启动后台保存操作,但不是立即执行

bgsave

bgsave指令相关配置

后台存储过程中如果出现错误现象,是否停止保存操作,默认yes

stop-writes-on-bgsave-error yes|no

其 他

dbfilename filename  
dir path  
rdbcompression yes|no  
rdbchecksum yes|no

bgsave指令工作原理

当执行bgsave的时候,客户端发出bgsave指令给到redis服务器。注意,这个时候服务器马上回一个结果告诉客户端后台已经开始了,与此同时它会创建一个子进程,使用Linux的fork函数创建一个子进程,让这个子进程去执行save相关的操作,此时我们可以想一下,我们主进程一直在处理指令,而子进程在执行后台的保存,它会不会干扰到主进程的执行吗?

答案是不会,所以说他才是主流方案。子进程开始执行之后,它就会创建啊RDB文件把它存起来,操作完以后他会把这个结果返回,也就是说bgsave的过程分成两个过程,第一个是服务端拿到指令直接告诉客户端开始执行了;另外一个过程是一个子进程在完成后台的保存操作,操作完以后回一个消息。

2.3 save配置自动执行

设置自动持久化的条件,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

save second changes

参数

second:监控时间范围

changes:监控key的变化量

范例:

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

其他相关配置:

dbfilename filename
dir path
rdbcompression yes|no
rdbchecksum yes|no
stop-writes-on-bgsave-error yes|no

save配置工作原理

2.4 RDB三种启动方式对比

方式save指令bgsave指令
读写同步异步
阻塞客户端指令
额外内存消耗
启动新进程

RDB特殊启动形式

服务器运行过程中重启

debug reload

关闭服务器时指定保存数据

shutdown save

全量复制(在主从复制中详细讲解)

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之间数据格式无法兼容现象

3、AOF

为什么要有AOF,这得从RDB的存储的弊端说起:

  • 存储数据量较大,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

那解决的思路是什么呢?

  • 不写全数据,仅记录部分数据
  • 降低区分数据是否改变的难度,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

3.1 AOF概念

AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令,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相比可以简单理解为由记录数据改为记录数据产生的变化

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

启动AOF相关配置

开启AOF持久化功能,默认no,即不开启状态

appendonly yes|no

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

appendfilename filename

AOF持久化文件保存路径,与RDB持久化文件保持一致即可

dir

AOF写数据策略,默认为everysec

appendfsync always|everysec|no

3.2 AOF执行策略

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,不建议使用。

  • everysec(每秒):每秒将缓冲区中的指令同步到AOF文件中,在系统突然宕机的情况下丢失1秒内的数据 数据准确性较高,性能较高,建议使用,也是默认配置

  • 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

3.3 AOF重写

场景:AOF写数据遇到的问题,如果连续执行如下指令该如何处理

什么叫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条命令执行结 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

  • 进程内具有时效性的数据,并且数据已超时将不再写入文件

  • 非写入类的无效指令将被忽略,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

    如select指令虽然不更改数据,但是更改了数据的存储位置,此类命令同样需要记录

  • 对同一数据的多条写命令合并为一条命令

如lpushlist1 a、lpush list1 b、lpush list1 c可以转化为:lpush list1 a b c。

为防止数据量过大造成客户端缓冲区溢出,对list、set、hash、zset等类型,每条指令最多写入64个元素

AOF重写方式

  • 手动重写
bgrewriteaof

手动重写原理分析:

  • 自动重写
auto-aof-rewrite-min-size size
auto-aof-rewrite-percentage percentage

自动重写触发条件设置

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

自动重写触发条件公式:

3.4 AOF工作流程及重写流程


4、RDB与AOF区别

4.1 RDB与AOF对比(优缺点)

持久化方式RDBAOF
占用存储空间小(数据级:压缩)大(指令级:重写)
存储速度
恢复速度
数据安全性会丢失数据依据策略决定
资源消耗高/重量级低/轻量级
启动优先级

4.2 RDB与AOF应用场景

RDB与AOF的选择之惑

  • 对数据非常敏感,建议使用默认的AOF持久化方案

AOF持久化策略使用everysecond,每秒钟fsync一次。该策略redis仍可以保持很好的处理性能,当出 现问题时,最多丢失0-1秒内的数据。

注意:由于AOF文件存储体积较大,且恢复速度较慢

  • 数据呈现阶段有效性,建议使用RDB持久化方案

数据可以良好的做到阶段内无丢失(该阶段是开发者或运维人员手工维护的),且恢复速度较快,阶段 点数据恢复通常采用RDB方案

注意:利用RDB实现紧凑的数据持久化会使Redis降的很低,慎重总结:

综合比对

  • RDB与AOF的选择实际上是在做一种权衡,每种都有利有弊
  • 如不能承受数分钟以内的数据丢失,对业务数据非常敏感,选用AOF
  • 如能承受数分钟以内的数据丢失,且追求大数据集的恢复速度,选用RDB
  • 灾难恢复选用RDB
  • 双保险策略,同时开启 RDB和 AOF,重启后,Redis优先使用 AOF 来恢复数据,降低丢失数据的量

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