Redis持久化存储——>RDB & AOF

Redis中两种持久化存储机制RDB和AOF

redis是一个内存数据库,数据保存在内存中,但是我们都知道内存的数据变化是很快的,也容易发生丢失。幸好Redis还为我们提供了持久化的机制,分别是RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)。

在这里假设你已经了解了redis的基础语法,某字母网站都有很好的教程,可以去看。基本使用的文章就不写了,都是一些常用的命令。

下面针对这两种方式来介绍一下。由浅入深。

一、持久化流程

既然redis的数据可以保存在磁盘上,那么这个流程是什么样的呢?

会经过如下五个过程:

(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)。

这5个过程是在理想条件下的一个正常保存流程,但是在大多数情况下,我们的机器等等都会有各种各样的故障,这里划分了两种情况:

  • (1)Redis数据库发生故障,只要在上面的第三步执行完毕,那么就可以持久化保存,剩下的两步由操作系统替我们完成。

  • (2)操作系统发生故障,必须上面5步都完成才可以。

在这里只考虑了保存的过程可能发生的故障,其实保存的数据也有可能发生损坏,需要一定的恢复机制,不过在这里就不再延伸了。现在主要考虑的是redis如何来实现上面5个保存磁盘的步骤。它提供了两种策略机制,也就是RDB和AOF。

二、RDB机制

RDB其实就是把数据以快照的形式保存在磁盘上。什么是快照呢,你可以理解成把当前时刻的数据拍成一张照片保存下来。

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

在我们安装了redis之后,所有的配置都是在redis.conf文件中,里面保存了RDB和AOF两种持久化机制的各种配置。

既然RDB机制是通过把某个时刻的所有数据生成一个快照来保存,那么就应该有一种触发机制,l来实现这个过程。对于RDB来说,提供了三种机制:save、bgsave、自动化。我们分别来看一下:

1、save命令触发方式

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。具体流程如下:

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图

执行完成时如果存在旧的RDB文件,就把新的替代掉旧的。我们的客户端可能有几万或者是几十万,故这种方式显然不可取。

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。具体流程如下:

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(1)

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。

3、二者比较

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(2)

4、自动化触发

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

1、save: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的值发生变化,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。

2、'stop-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时,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

3、'rdbcompression':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。

4、'rdbchecksum':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。

5、'dbfilename':设置快照的文件名,默认是 dump.rdb

6、'dir':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。

我们可以修改这些配置来实现我们想要的效果。

4、RDB 的优势和劣势

优势:

(1)RDB文件紧凑,全量备份,非常适合用于进行备份和灾难恢复。

(2)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。

(3)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。

三、AOF机制

全量备份总是耗时的,有时候我们提供一种更加高效的存储方式——>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。

1、持久化原理

如图所示:

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(3)

每当有一个写命令过来时,就直接保存在我们的AOF文件中。

2、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。

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(4)

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。

3、AOF也有三种触发机制

  • (1)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

  • (2)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

  • (3)不同no:从不同步

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(5)

4、优点

(1)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。(2)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。

(3)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。

(4)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

5、缺点

(1)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

(2)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

(3)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。

四、RDB和AOF到底该如何选择

选择的话,两者加一起才更好。因为两个持久化机制你明白了,剩下的就是看自己的需求了,需求不同选择的也不一定,但是通常都是结合使用。有一张图可供总结:

Redis持久化存储——>RDB & AOF插图(6)

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