本篇文章给大家带来了关于redis的相关知识，其中主要介绍了持久化的相关问题，可以从几个方面介绍一下redis持久化的机制原理，希望对大家有帮助。
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本篇文章给大家带来了关于Redis的相关知识，其中主要介绍了持久化的相关问题，可以从几个方面介绍一下redis持久化的机制原理，希望对大家有帮助。
推荐学习：Redis教程 本文将从以下几个方面介绍Redis持久化机制：
Redis是一个内存数据库，所有的数据将保存在内存中，这与传统的MySQL、Oracle、SqlServer等关系型数据库直接把数据保存到硬盘相比，Redis的读写效率非常高。但是保存在内存中也有一个很大的缺陷，一旦断电或者宕机，内存数据库中的内容将会全部丢失。为了弥补这一缺陷，Redis提供了把内存数据持久化到硬盘文件，以及通过备份文件来恢复数据的功能，即Redis持久化机制。 Redis支持两种方式的持久化：RDB快照和AOF。 RDB持久化RDB快照用官方的话来说：RDB持久化方案是按照指定时间间隔对你的数据集生成的时间点快照（point-to-time snapshot）。它以紧缩的二进制文件保存Redis数据库某一时刻所有数据对象的内存快照，可用于Redis的数据备份、转移与恢复。到目前为止，仍是官方的默认支持方案。 RDB工作原理既然说RDB是Redis中数据集的时间点快照，那我们先简单了解一下Redis内的数据对象在内存中是如何存储与组织的。 默认情况下，Redis中有16个数据库，编号从0-15，每个Redis数据库使用一个 当然，这个前提时我们上面的假设成立，否则面对一个时刻变化的数据集，我们无从下手。我们知道Redis中客户端命令处理是单线程模型，如果把持久化作为一个命令处理，那数据集肯定时处于静止状态。另外，操作系统提供的fork()函数创建的子进程可获得与父进程一致的内存数据，相当于获取了内存数据副本；fork完成后，父进程该干嘛干嘛，持久化状态的工作交给子进程就行了。 很显然，第一种情况不可取，持久化备份会导致短时间内Redis服务不可用，这对于高HA的系统来讲是无法容忍的。所以，第二种方式是RDB持久化的主要实践方式。由于fork子进程后，父进程数据一直在变化，子进程并不与父进程同步，RDB持久化必然无法保证实时性；RDB持久化完成后发生断电或宕机，会导致部分数据丢失；备份频率决定了丢失数据量的大小，提高备份频率，意味着fork过程消耗较多的CPU资源，也会导致较大的磁盘I/O。 持久化流程在Redis内完成RDB持久化的方法有rdbSave和rdbSaveBackground两个函数方法（源码文件rdb.c中），先简单说下两者差别：
RDB持久化的触发必然离不开以上两个方法，触发的方式分为手动和自动。手动触发容易理解，是指我们通过Redis客户端人为的对Redis服务端发起持久化备份指令，然后Redis服务端开始执行持久化流程，这里的指令有save和bgsave。自动触发是Redis根据自身运行要求，在满足预设条件时自动触发的持久化流程，自动触发的场景有如下几个（摘自这篇文章）：
结合源码及参考文章，我整理了RDB持久化流程来帮助大家有个整体的了解，然后再从一些细节进行说明。
自动触发流程是一个完整的链路，涵盖了rdbSaveBackground、rdbSave等，接下来我以serverCron为例分析一下整个流程。 save规则及检查 serverCron是Redis内的一个周期性函数，每隔100毫秒执行一次，它的其中一项工作就是：根据配置文件中save规则来判断当前需要进行自动持久化流程，如果满足条件则尝试开始持久化。了解一下这部分的实现。 在 struct redisServer {
/* 省略其他字段 */
/* RDB persistence */
long long dirty; /* Changes to DB from the last save
* 上次持久化后修改key的次数 */
struct saveparam *saveparams; /* Save points array for RDB，
* 对应配置文件多个save参数 */
int saveparamslen; /* Number of saving points，
* save参数的数量 */
time_t lastsave; /* Unix time of last successful save
* 上次持久化时间*/
/* 省略其他字段 */
}
/* 对应redis.conf中的save参数 */
struct saveparam {
time_t seconds; /* 统计时间范围 */
int changes; /* 数据修改次数 */
};
# 表示900秒（15分钟）内至少有1个key的值发生变化，则执行 save 900 1 # 表示300秒（5分钟）内至少有1个key的值发生变化，则执行 save 300 10 # 表示60秒（1分钟）内至少有10000个key的值发生变化，则执行 save 60 10000 # 该配置将会关闭RDB方式的持久化 save ""
int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
/* 省略其他逻辑 */
/* 如果用户请求进行AOF文件重写时，Redis正在执行RDB持久化，Redis会安排在RDB持久化完成后执行AOF文件重写，
* 如果aof_rewrite_scheduled为true，说明需要执行用户的请求 */
/* Check if a background saving or AOF rewrite in progress terminated. */
if (hasActiveChildProcess() || ldbPendingChildren())
{
run_with_period(1000) receiveChildInfo();
checkChildrenDone();
} else {
/* 后台无 saving/rewrite 子进程才会进行，逐个检查每个save规则*/
for (j = 0; j < server.saveparamslen; j++) {
struct saveparam *sp = server.saveparams+j;
/* 检查规则有几个：满足修改次数，满足统计周期，达到重试时间间隔或者上次持久化完成*/
if (server.dirty >= sp->changes
&& server.unixtime-server.lastsave > sp->seconds
&&(server.unixtime-server.lastbgsave_try > CONFIG_BGSAVE_RETRY_DELAY || server.lastbgsave_status == C_OK))
{
serverLog(LL_NOTICE,"%d changes in %d seconds. Saving...", sp->changes, (int)sp->seconds);
rdbSaveInfo rsi, *rsiptr;
rsiptr = rdbPopulateSaveInfo(&rsi);
/* 执行bgsave过程 */
rdbSaveBackground(server.rdb_filename,rsiptr);
break;
}
}
/* 省略：Trigger an AOF rewrite if needed. */
}
/* 省略其他逻辑 */
}如果没有后台的RDB持久化或AOF重写进程，serverCron会根据以上配置及状态判断是否需要执行持久化操作，判断依据就是看lastsave、dirty是否满足saveparams数组中的其中一个条件。如果有一个条件匹配，则调用rdbSaveBackground方法，执行异步持久化流程。 rdbSaveBackground rdbSaveBackground是RDB持久化的辅助性方法，主要工作是fork子进程，然后根据调用方（父进程或者子进程）不同，有两种不同的执行逻辑。
int rdbSaveBackground(char *filename, rdbSaveInfo *rsi) {
pid_t childpid;
if (hasActiveChildProcess()) return C_ERR;
server.dirty_before_bgsave = server.dirty;
server.lastbgsave_try = time(NULL);
// fork子进程
if ((childpid = redisFork(CHILD_TYPE_RDB)) == 0) {
int retval;
/* Child 子进程：修改进程标题 */
redisSetProcTitle("redis-rdb-bgsave");
redisSetCpuAffinity(server.bgsave_cpulist);
// 执行rdb持久化
retval = rdbSave(filename,rsi);
if (retval == C_OK) {
sendChildCOWInfo(CHILD_TYPE_RDB, 1, "RDB");
}
// 持久化完成后，退出子进程
exitFromChild((retval == C_OK) ? 0 : 1);
} else {
/* Parent 父进程：记录fork子进程的时间等信息*/
if (childpid == -1) {
server.lastbgsave_status = C_ERR;
serverLog(LL_WARNING,"Can't save in background: fork: %s",
strerror(errno));
return C_ERR;
}
serverLog(LL_NOTICE,"Background saving started by pid %ld",(long) childpid);
// 记录子进程开始的时间、类型等。
server.rdb_save_time_start = time(NULL);
server.rdb_child_type = RDB_CHILD_TYPE_DISK;
return C_OK;
}
return C_OK; /* unreached */
}rdbSave是真正执行持久化的方法，它在执行时存在大量的I/O、计算操作，耗时、CPU占用较大，在Redis的单线程模型中持久化过程会持续占用线程资源，进而导致Redis无法提供其他服务。为了解决这一问题Redis在rdbSaveBackground中fork出子进程，由子进程完成持久化工作，避免了占用父进程过多的资源。 需要注意的是，如果父进程内存占用过大，fork过程会比较耗时，在这个过程中父进程无法对外提供服务；另外，需要综合考虑计算机内存使用量，fork子进程后会占用双倍的内存资源，需要确保内存够用。通过info stats命令查看latest_fork_usec选项，可以获取最近一个fork以操作的耗时。 rdbSave Redis的rdbSave函数是真正进行RDB持久化的函数，流程、细节贼多，整体流程可以总结为：创建并打开临时文件、Redis内存数据写入临时文件、临时文件写入磁盘、临时文件重命名为正式RDB文件、更新持久化状态信息（dirty、lastsave）。其中“Redis内存数据写入临时文件”最为核心和复杂，写入过程直接体现了RDB文件的文件格式，本着一图胜千言的理念，我按照源码流程绘制了下图。 AOF持久化上一节我们知道RDB是一种时间点（point-to-time）快照，适合数据备份及灾难恢复，由于工作原理的“先天性缺陷”无法保证实时性持久化，这对于缓存丢失零容忍的系统来说是个硬伤，于是就有了AOF。 AOF工作原理AOF是Append Only File的缩写，它是Redis的完全持久化策略，从1.1版本开始支持；这里的file存储的是引起Redis数据修改的命令集合（比如：set/hset/del等），这些集合按照Redis Server的处理顺序追加到文件中。当重启Redis时，Redis就可以从头读取AOF中的指令并重放，进而恢复关闭前的数据状态。 AOF持久化默认是关闭的，修改redis.conf以下信息并重启，即可开启AOF持久化功能。 # no-关闭，yes-开启，默认no appendonly yes appendfilename appendonly.aof AOF本质是为了持久化，持久化对象是Redis内每一个key的状态，持久化的目的是为了在Reids发生故障重启后能够恢复至重启前或故障前的状态。相比于RDB，AOF采取的策略是按照执行顺序持久化每一条能够引起Redis中对象状态变更的命令，命令是有序的、有选择的。把aof文件转移至任何一台Redis Server，从头到尾按序重放这些命令即可恢复如初。举个例子： 首先执行指令 因为在这个过程中，能够引起 set number 0 incr number incr number incr number incr number incr number 最本质的原理用“命令重放”四个字就可以概括。但是，考虑实际生产环境的复杂性及操作系统等方面的限制，Redis所要考虑的工作要比这个例子复杂的多：
持久化流程从流程上来看，AOF的工作原理可以概括为几个步骤：命令追加（append）、文件写入与同步（fsync）、文件重写（rewrite）、重启加载（load），接下来依次了解每个步骤的细节及背后的设计哲学。 命令追加 当 AOF 持久化功能处于打开状态时，Redis 在执行完一个写命令之后，会以协议格式(也就是RESP，即 Redis 客户端和服务器交互的通信协议 )把被执行的写命令追加到 Redis 服务端维护的 AOF 缓冲区末尾。对AOF文件只有单线程的追加操作，没有seek等复杂的操作，即使断电或宕机也不存在文件损坏风险。另外，使用文本协议好处多多：
AOF缓冲区类型为Redis自主设计的数据结构 需要注意的是：如果命令追加时正在进行AOF重写，这些命令还会追加到重写缓冲区（ 文件写入与同步 AOF文件的写入与同步离不开操作系统的支持，开始介绍之前，我们需要补充一下Linux I/O缓冲区相关知识。硬盘I/O性能较差，文件读写速度远远比不上CPU的处理速度，如果每次文件写入都等待数据写入硬盘，会整体拉低操作系统的性能。为了解决这个问题，操作系统提供了延迟写（delayed write）机制来提高硬盘的I/O性能。
延迟写减少了磁盘读写次数，但是却降低了文件内容的更新速度，使得欲写到文件中的数据在一段时间内并没有写到磁盘上。当系统发生故障时，这种延迟可能造成文件更新内容的丢失。为了保证磁盘上实际文件系统与缓冲区高速缓存中内容的一致性，UNIX系统提供了sync、fsync和fdatasync三个函数为强制写入硬盘提供支持。 Redis每次事件轮训结束前（
注意：上面介绍的策略受配置项 如果 为了缓解此问题，可以使用该选项，以防止在进行
文件重写 如前面提到的，Redis长时间运行，命令不断写入AOF，文件会越来越大，不加控制可能影响宿主机的安全。 为了解决AOF文件体积问题，Redis引入了AOF文件重写功能，它会根据Redis内数据对象的最新状态生成新的AOF文件，新旧文件对应的数据状态一致，但是新文件会具有较小的体积。重写既减少了AOF文件对磁盘空间的占用，又可以提高Redis重启时数据恢复的速度。还是下面这个例子，旧文件中的6条命令等同于新文件中的1条命令，压缩效果显而易见。
Redis启动时把 增长比例：(aof_current_size - aof_base_size) / aof_base_size > auto-aof-rewrite-percentage 文件大小：aof_current_size > auto-aof-rewrite-min-size 手动触发与自动触发的代码如下，同样在周期性方法 int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
/* 省略其他逻辑 */
/* 如果用户请求进行AOF文件重写时，Redis正在执行RDB持久化，Redis会安排在RDB持久化完成后执行AOF文件重写，
* 如果aof_rewrite_scheduled为true，说明需要执行用户的请求 */
if (!hasActiveChildProcess() &&
server.aof_rewrite_scheduled)
{
rewriteAppendOnlyFileBackground();
}
/* Check if a background saving or AOF rewrite in progress terminated. */
if (hasActiveChildProcess() || ldbPendingChildren())
{
run_with_period(1000) receiveChildInfo();
checkChildrenDone();
} else {
/* 省略rdb持久化条件检查 */
/* AOF重写条件检查：aof开启、无子进程运行、增长百分比已设置、当前文件大小超过阈值 */
if (server.aof_state == AOF_ON &&
!hasActiveChildProcess() &&
server.aof_rewrite_perc &&
server.aof_current_size > server.aof_rewrite_min_size)
{
long long base = server.aof_rewrite_base_size ?
server.aof_rewrite_base_size : 1;
/* 计算增长百分比 */
long long growth = (server.aof_current_size*100/base) - 100;
if (growth >= server.aof_rewrite_perc) {
serverLog(LL_NOTICE,"Starting automatic rewriting of AOF on %lld%% growth",growth);
rewriteAppendOnlyFileBackground();
}
}
}
/**/
}AOF文件重写的流程是什么？听说Redis支持混合持久化，对AOF文件重写有什么影响？ 从4.0版本开始，Redis在AOF模式中引入了混合持久化方案，即：纯AOF方式、RDB+AOF方式，这一策略由配置参数
结合源码（6.0版本，源码太多这里不贴出，可参考
数据加载Redis启动后通过 理论上，AOF持久化比RDB具有更好的实时性，当开启了AOF持久化方式，Redis在数据加载时优先考虑AOF方式。而且，Redis 4.0版本后AOF支持了混合持久化，加载AOF文件需要考虑版本兼容性。Redis数据加载流程如下图所示： 如果在AOF命令追加过程中发生宕机，由于延迟写的技术特点，AOF的RESP命令可能不完整（被截断）。遇到这种情况时，Redis会按照配置项
总结Redis提供了两种持久化的选择：RDB支持以特定的实践间隔为数据集生成时间点快照；AOF把Redis Server收到的每条写指令持久化到日志中，待Redis重启时通过重放命令恢复数据。日志格式为RESP协议，对日志文件只做append操作，无损坏风险。并且当AOF文件过大时可以自动重写压缩文件。 当然，如果你不需要对数据进行持久化，也可以禁用Redis的持久化功能，但是大多数情况并非如此。实际上，我们时有可能同时使用RDB和AOF两种方式的，最重要的就是我们要理解两者的区别，以便合理使用。 RDB vs AOFRDB优点
RDB缺点
AOF优点
AOF缺点
使用建议对RDB和AOF两种持久化方式的工作原理、执行流程及优缺点了解后，我们来思考下，实际场景中应该怎么权衡利弊，合理的使用两种持久化方式。如果仅仅是使用Redis作为缓存工具，所有数据可以根据持久化数据库进行重建，则可关闭持久化功能，做好预热、缓存穿透、击穿、雪崩之类的防护工作即可。 一般情况下，Redis会承担更多的工作，如分布式锁、排行榜、注册中心等，持久化功能在灾难恢复、数据迁移方面将发挥较大的作用。建议遵循几个原则：
关于fork()通过上面的分析，我们都知道RDB的快照、AOF的重写都需要fork，这是一个重量级操作，会对Redis造成阻塞。因此为了不影响Redis主进程响应，我们需要尽可能降低阻塞。
推荐学习：Redis学习教程 以上就是Redis经典技巧之详解持久化原理的详细内容，更多请关注模板之家(www.mb5.com.cn)其它相关文章！ |
时间点快照也就是某一时刻Redis内每个DB中每个数据对象的状态，先假设在这一时刻所有的数据对象不再改变，我们就可以按照上图中的数据结构关系，把这些数据对象依次读取出来并写入到文件中，以此实现Redis的持久化。然后，当Redis重启时按照规则读取这个文件中的内容，再写入到Redis内存即可恢复至持久化时的状态。
从上图可以知道：
补充说明一下，上图右下角“遍历当前数据库的键值对并写入”这个环节会根据不同类型的Redis数据类型及底层数据结构采用不同的格式写入到RDB文件中，不再展开了。我觉得大家对整个过程有个直观的理解就好，这对于我们理解Redis内部的运作机制大有裨益。
我们说，AOF文件太大时会触发AOF文件重写，那到底是多大呢？有哪些情况会触发重写操作呢？ ** 与RDB方式一样，AOF文件重写既可以手动触发，也会自动触发。手动触发直接调用
结合上图，总结一下AOF文件重写的流程：
在AOF方式下，开启混合持久化机制生成的文件是“RDB头+AOF尾”，未开启时生成的文件全部为AOF格式。考虑两种文件格式的兼容性，如果Redis发现AOF文件为RDB头，会使用RDB数据加载的方法读取并恢复前半部分；然后再使用AOF方式读取并恢复后半部分。由于AOF格式存储的数据为RESP协议命令，Redis采用伪客户端执行命令的方式来恢复数据。
