深入Redis：细谈持久化

本文主要是介绍深入Redis：细谈持久化，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Redis的数据是保存在内存中的，内存里面的数据是不持久的，要想做到持久化，必须要把在内存中的数据储存到硬盘上。

Redis速度非常快，数据只有在内存中才有这样的速度，但是为了持久，数据还是要想办法保存到硬盘上去。于是，Redis决定，内存中也存数据，硬盘上也存数据，这样的两份数据理论上是完全一样的。

当需要插入一个新的数据的时候，就把这个数据同时写入到内存和硬盘，当查询某个数据的时候直接从内存里面读取，硬盘里面的数据只是在redis重启的时候，用来恢复内存里面的数据的。

具体来说，Redis有两种持久化的策略：RDB和AOF。

RDB

手动触发

bgsave执行流程

dump.rdb

自动触发

AOF

同步频率

重写机制

重写流程

混合持久化

RDB

RDB，Redis DataBase ，也就是定期备份。

RDB定期的把我们Redis内存中的所有数据，都写入到硬盘中，生成一个快照。后续Redis一旦重启，就可以根据快照来把数据重新恢复到内存中。

“定期”，具体来说，有两种方式：手动触发和自动触发。

手动触发

通过redis客户端，执行特定的命令，来触发快照的生成。

这个特定的命令就是 save 或者 bgsave（backgroud）。

执行save的时候，redis会全力以赴的进行“快照生成”操作，此时会阻塞redis的其他客户端的命令。

但是并不推荐这样的方式，因为会占用大量的资源，会导致类似于 keys * 的后果。

所以我们主要讲解的是bgsave。

bgsave处理的时候，是不会影响到Redis服务器处理其他客户端的请求和命令。是如何做到的呢？Redis不是单线程的吗？此处Redis使用的就是“多线程”的方式来完成的并发编程。

bgsave执行流程

按照 1) 2) 3) 4) 5)的顺序来看，bgsave在后台异步地保存当前数据库的数据到磁盘。这个过程是通过创建一个子进程（fork）来完成的，这样可以避免在数据保存过程中阻塞主进程，从而影响Redis的性能。等到子进程完成生成RDB文件以后，在通过一个信号通知父进程。

dump.rdb

redis生成的rdb文件，是存放在redis的工作目录中的，可以在redis配置文件中设置。

redis.conf文件中，有一个名为dir的配置项，它指定了RDB文件和AOF文件的存储目录。

dir /var/lib/redis

后续redis服务器重新启动，就会尝试加载这个rdb文件。如果这个文件的格式或者某方面有错误，也可能导致数据加载失败。这里具体redis会怎么样，取决于rdb文件坏的地方在哪里，如果坏的地方正好是在文件末尾，就有可能还能正常启动，但是如果中间位置坏了，可能直接启动失败了。

当生成rdb镜像的时候，此时就会要把生成的快照数据，保存到一个临时文件中，当这个快照生成完毕之后，会先删除之前的rdb文件，再把新生成的rdb文件的名字改成刚才的dump.rdb。

自动触发

在Redis配置文件中，可以自己设置Redis每隔多久/修改多少次就可以触发RDB。

save 900 1：如果在900秒（15分钟）内至少有1个键被修改，则保存数据库。
save 300 10：如果在300秒（5分钟）内至少有10个键被修改，则保存数据库。
save 60 10000：如果在60秒内至少有10000个键被修改，则保存数据库。

假设我们随便插入几个键值对，没有运行手动触发的命令，也达不到自动触发的条件。但是这一些数值都是可以修改的，但是需要注意的是：生成一次RDB快照，成本还是比较高的，不能让这个操作执行的太频繁。

正因为rdb生成的不能太频繁，这就导致快照里面的数据和当前实时的数据情况可能有一些偏差。

12:00:00 生成了rdb
12:00:01 redis收到了大量的key变化请求
12:01:00 生成下一个快照文件

如果在第二步的过程中，redis服务器挂了，或者被异常重启（如kill - 9或者服务器掉电），就会导致12:00:00之后的数据都丢了。解决这个的办法就是AOF，我们之后再说。

如果使用service redis-server restart （shutdown命令），redis服务器也会触发生成快照这一操作。

RDB最大的问题，就是不能实时的持久化保存数据，在两次生成快照之间，实时数据可能会随着服务器重启而丢失。

AOF

AOF，append only file，会把用户的每个操作都记录到文件中，当redis重新启动的时候，就会读取这个aof文件中的内容，用来恢复数据。

AOF一般是关闭状态，通过修改配置文件可以打开。

那redis是一个单线程的服务器，在操作内存的同时，又要实时操作aof，同时写硬盘和内存，速度怎么保证？

实际上，AOF机制并不是直接让工作线程把数据写入硬盘，而是先写数据到内存中的缓冲区，等到有一定量之后再统一写入硬盘。

但是这不就是和RDB一样的问题了吗，如果数据在内存缓冲区里面，还没有写入到硬盘里面就主机掉电等出现异常，那岂不是还是会有部分数据丢失？

同步频率

其实这就是程序员需要做的取舍，redis给出了一些选项，刷新频率越高，性能影响就越大，同时数据的可靠性就越高；刷新频率越低，性能影响就越小，数据的可靠性就越低~

在配置文件中，有一个appendfsync选项可以自行设置。

重写机制

AOF文件持续增长，体积会越来越大，而且会影响到下一次 redis的启动时间。有没有什么办法能够减少AOF的体积呢？在AOF文件中，有一些内容是冗余的，比如：

对于AOF文件来说，我们可以忽略一些操作的过程，只关注操作的结果，这样就能够节省很多的资源占用。这就是Redis的重写机制，能够针对AOF文件进行整理操作，这个整理就能够剔除其中的冗余操作，并且合并一些操作，达到给AOF文件瘦身的效果。

重写流程

对于AOF的重写来说，仍然会创建子进程fork。父进程仍然负责接收请求，子进程负责对AOF文件进行重写。重写的时候，不关心AOF文件中原来都有一些什么，只关心内存中最终的数据状态。子进程只需要把内存中当前的数据获取出来，以AOF的格式写入到一个新的AOF文件中。

因为内存中的数据的状态，就已经相当于把AOF文件整理后的模样了。

在fork后，子进程写新的AOF文件，父进程仍然在不停的接受客户端的新请求，父进程会把这些请求产生的AOF文件先写到缓冲区里面，再刷新到原来的AOF文件。
在创建子进程的一瞬间，子进程就继承了当前父进程的内存状态，因此子进程的内存数据是父进程fork之前的状态，fork之后，新来的请求子进程是不知道的，它在自己干自己的事。
父进程又准备了一个aof_rewrite_buf缓冲区，专门放fork之后收到的数据。等待子进程写完新的AOF文件后，再把缓冲区里面的文件写入到新AOF文件中，就可以用新的AOF文件代替旧的AOF文件了。
父进程fork完之后，仍然在写旧的AOF文件，并且随着时间的推移新的AOF文件也会完成，那父进程还有必要在fork之后写旧的AOF文件吗？考虑极端情况，fork后子进程重写一半了，但是服务器挂了，子进程的数据就会丢失，新的AOF文件内容还不完整。如果父进程不写旧的AOF文件，重启就无法保证数据的完整性了。

如果在执行bgrewriteaof的时候，此时redis已经在进行AOF重写了，就不会再次执行AOF重写，会直接返回。

如果在执行bgrewriteaof的时候，发现当前redis在生成rdb文件的快照，此时AOF就会等待，等待RDB快照生成完毕再进行AOF重写。

其实AOF这样做的好处就是：RDB对于fork之后的数据就置之不理，而AOF则采用了aof_rewrite_buf来处理。这也就是RDB和AOF的设计理念不同，前者强调定期备份，而后者则是强调实时备份。