Redis中两种持久化机制RDB和AOF

Redis简介

Redis 是完全开源的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key-value 数据库。

特点和优势

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，还有以下的5种数据类型：

  1. string 字符串（可以为整形、浮点型和字符串，统称为元素）

  2. list 列表（实现队列,元素不唯一，先入先出原则）

  3. set 集合（各不相同的元素）

  4. hash hash散列值（hash的key必须是唯一的）

  5. sort set 有序集合

• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

• 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。

• 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。

• 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

数据持久化流程

1. 客户端向服务端发送写操作(数据在客户端的内存中)。

2. 数据库服务端接收到写请求的数据(数据在服务端的内存中)。

3. 服务端调用write这个系统调用，将数据往磁盘上写(数据在系统内存的缓冲区中)。

4. 操作系统将缓冲区中的数据转移到磁盘控制器上(数据在磁盘缓存中)。

5. 磁盘控制器将数据写到磁盘的物理介质中(数据真正落到磁盘上)。

RDB机制

RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘。也是默认的持久化方式，这种方式是就是将内存中数据以快照的方式写入到二进制文件中,默认的文件名为dump.rdb。

RDB提供了三种触发机制：

1. save触发方式

该命令会阻塞当前Redis服务器，执行save命令期间，Redis不能处理其他命令，直到RDB过程完成为止。执行完成时候如果存在老的RDB文件，就把新的替代掉旧的。具体流程如下：

2. bgsave触发方式

执行该命令时，Redis会在后台异步进行快照操作，快照同时还可以响应客户端请求。具体操作是Redis进程执行fork操作创建子进程，RDB持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。阻塞只发生在fork阶段，一般时间很短。基本上 Redis 内部所有的RDB操作都是采用 bgsave 命令。流程如下：

3. 自动触发

自动触发是由我们的配置文件来完成的。在redis.conf配置文件中，里面有如下配置，我们可以去设置：

①save：这里是用来配置触发 Redis的 RDB 持久化条件，也就是什么时候将内存中的数据保存到硬盘。比如“save m n”。表示m秒内数据集存在n次修改时，自动触发bgsave。

默认如下配置：

表示900 秒内如果至少有 1 个 key 的值变化，则保存save 900 1#表示300 秒内如果至少有 10 个 key 的值变化，则保存save 300 10#表示60 秒内如果至少有 10000 个 key 的值变化，则保存save 60 10000

不需要持久化，那么你可以注释掉所有的 save 行来停用保存功能。

②stop-writes-on-bgsave-error ：默认值为yes。当启用了RDB且最后一次后台保存数据失败，Redis是否停止接收数据。这会让用户意识到数据没有正确持久化到磁盘上，否则没有人会注意到灾难（disaster）发生了。如果Redis重启了，那么又可以重新开始接收数据了

③rdbcompression ；默认值是yes。对于存储到磁盘中的快照，可以设置是否进行压缩存储。

④rdbchecksum ：默认值是yes。在存储快照后，我们还可以让redis使用CRC64算法来进行数据校验，但是这样做会增加大约10%的性能消耗，如果希望获取到最大的性能提升，可以关闭此功能。

⑤dbfilename ：设置快照的文件名，默认是 dump.rdb

⑥dir：设置快照文件的存放路径，这个配置项一定是个目录，而不能是文件名。

RDB 的优势和劣势

优势：

• RDB文件紧凑，全量备份，非常适合用于进行备份和灾难恢复。

• 生成RDB文件的时候，redis主进程会fork()一个子进程来处理所有保存工作，主进程不需要进行任何磁盘IO操作。

• RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

劣势

• RDB快照是一次全量备份，存储的是内存数据的二进制序列化形式，存储上非常紧凑。当进行快照持久化时，会开启一个子进程专门负责快照持久化，子进程会拥有父进程的内存数据，父进程修改内存子进程不会反应出来，所以在快照持久化期间修改的数据不会被保存，可能丢失数据。

AOF机制

AOF 工作机制很简单，redis会将每一个收到的写命令都通过write函数追加到文件中，通俗的理解就是日志记录。每当有一个写命令过来时，就直接保存在我们的AOF文件中。

持久化原理如下

文件重写原理

AOF的方式也同时带来了另一个问题。持久化文件会变的越来越大。为了压缩aof的持久化文件。redis提供了bgrewriteaof命令。将内存中的数据以命令的方式保存到临时文件中，同时会fork出一条新进程来将文件重写。
重写aof文件的操作，并没有读取旧的aof文件，而是将整个内存中的数据库内容用命令的方式重写了一个新的aof文件，这点和快照有点类似。

AOF触发机制

• 每修改同步always：同步持久化 每次发生数据变更会被立即记录到磁盘 性能较差但数据完整性比较好

• 每秒同步everysec：异步操作，每秒记录 如果一秒内宕机，有数据丢失

• 不同no：从不同步

AOF 的优势和劣势

优势：

• AOF可以更好的保护数据不丢失，一般AOF会每隔1秒，通过一个后台线程执行一次fsync操作，最多丢失1秒钟的数据。

• AOF日志文件没有任何磁盘寻址的开销，写入性能非常高，文件不容易破损。

• AOF日志文件即使过大的时候，出现后台重写操作，也不会影响客户端的读写。

• AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录，这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据，只要这个时候后台rewrite还没有发生，那么就可以立即拷贝AOF文件，将最后一条flushall命令给删了，然后再将该AOF文件放回去，就可以通过恢复机制，自动恢复所有数据

劣势

• 对于同一份数据来说，AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大

• AOF开启后，支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低，因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件，当然，每秒一次fsync，性能也还是很高的

• 以前AOF发生过bug，就是通过AOF记录的日志，进行数据恢复的时候，没有恢复一模一样的数据出来。

RDB和AOF 优势和劣势对比

Redis 的回收策略

• volatile-lru:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选 最近最少使用的数据淘汰。
• volatile-ttl:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选 将要过期的数据淘汰。
• volatile-random:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中任 意选择数据淘汰。
• allkeys-lru:从数据集(server.db[i].dict)中挑选最近最少使用的数据淘汰。
• allkeys-random:从数据集(server.db[i].dict)中任意选择数据淘汰。
• no-enviction(驱逐):禁止驱逐数据。

使用策略规则:

• 如果数据呈现幂律分布，也就是一部分数据访问频率高，一部分数据访问频率低，则使用 allkeys-lru。
• 如果数据呈现平等分布，也就是所有的数据访问频率都相同，则使用 allkeys-random。