什么是Redis持久化?

Redis作為一個(gè)鍵值對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(NoSQL)，數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中，在處理客戶端請(qǐng)求時(shí)，所有操作都在內(nèi)存當(dāng)中進(jìn)行，如下所示：

這樣做有什么問題呢？

其實(shí)，只要稍微有點(diǎn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的人都知道，存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的數(shù)據(jù)，只要服務(wù)器關(guān)機(jī)(各種原因引起的)，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就會(huì)消失了，不僅服務(wù)器關(guān)機(jī)會(huì)造成數(shù)據(jù)消失，Redis服務(wù)器守護(hù)進(jìn)程退出，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)也一樣會(huì)消失。

對(duì)于只把Redis當(dāng)緩存來用的項(xiàng)目來說，數(shù)據(jù)消失或許問題不大，重新從數(shù)據(jù)源把數(shù)據(jù)加載進(jìn)來就可以了，但如果直接把用戶提交的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Redis當(dāng)中，把Redis作為數(shù)據(jù)庫來使用，在其放存儲(chǔ)重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，那么Redis的內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失所造成的影響也許是毀滅性。為了避免內(nèi)存中數(shù)據(jù)丟失，Redis提供了對(duì)持久化的支持，我們可以選擇不同的方式將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中保存到硬盤當(dāng)中，使數(shù)據(jù)可以持久化保存。

Redis提供了RDB和AOF兩種不同的數(shù)據(jù)持久化方式，下面我們就來詳細(xì)介紹一下這種不同的持久化方式吧。

RDB

RDB是一種快照存儲(chǔ)持久化方式，具體就是將Redis某一時(shí)刻的內(nèi)存數(shù)據(jù)保存到硬盤的文件當(dāng)中，默認(rèn)保存的文件名為dump.rdb，而在Redis服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)，會(huì)重新加載dump.rdb文件的數(shù)據(jù)到內(nèi)存當(dāng)中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

開啟RDB持久化方式

開啟RDB持久化方式很簡(jiǎn)單，客戶端可以通過向Redis服務(wù)器發(fā)送save或bgsave命令讓服務(wù)器生成rdb文件，或者通過服務(wù)器配置文件指定觸發(fā)RDB條件。

1. save命令

save命令是一個(gè)同步操作。

# 同步數(shù)據(jù)到磁盤上
> save

當(dāng)客戶端向服務(wù)器發(fā)送save命令請(qǐng)求進(jìn)行持久化時(shí)，服務(wù)器會(huì)阻塞save命令之后的其他客戶端的請(qǐng)求，直到數(shù)據(jù)同步完成。

如果數(shù)據(jù)量太大，同步數(shù)據(jù)會(huì)執(zhí)行很久，而這期間Redis服務(wù)器也無法接收其他請(qǐng)求，所以，最好不要在生產(chǎn)環(huán)境使用save命令。

2. bgsave

與save命令不同，bgsave命令是一個(gè)異步操作。

# 異步保存數(shù)據(jù)集到磁盤上
> bgsave

當(dāng)客戶端發(fā)服務(wù)發(fā)出bgsave命令時(shí)，Redis服務(wù)器主進(jìn)程會(huì)forks一個(gè)子進(jìn)程來數(shù)據(jù)同步問題，在將數(shù)據(jù)保存到rdb文件之后，子進(jìn)程會(huì)退出。

所以，與save命令相比，Redis服務(wù)器在處理bgsave采用子線程進(jìn)行IO寫入，而主進(jìn)程仍然可以接收其他請(qǐng)求，但forks子進(jìn)程是同步的，所以forks子進(jìn)程時(shí)，一樣不能接收其他請(qǐng)求，這意味著，如果forks一個(gè)子進(jìn)程花費(fèi)的時(shí)間太久(一般是很快的)，bgsave命令仍然有阻塞其他客戶的請(qǐng)求的情況發(fā)生。

3. 服務(wù)器配置自動(dòng)觸發(fā)

除了通過客戶端發(fā)送命令外，還有一種方式，就是在Redis配置文件中的save指定到達(dá)觸發(fā)RDB持久化的條件，比如【多少秒內(nèi)至少達(dá)到多少寫操作】就開啟RDB數(shù)據(jù)同步。

例如我們可以在配置文件redis.conf指定如下的選項(xiàng)：

# 900s內(nèi)至少達(dá)到一條寫命令
save 900 1
# 300s內(nèi)至少達(dá)至10條寫命令
save 300 10
# 60s內(nèi)至少達(dá)到10000條寫命令
save 60 10000

之后在啟動(dòng)服務(wù)器時(shí)加載配置文件。

# 啟動(dòng)服務(wù)器加載配置文件
redis-server redis.conf

這種通過服務(wù)器配置文件觸發(fā)RDB的方式，與bgsave命令類似，達(dá)到觸發(fā)條件時(shí)，會(huì)forks一個(gè)子進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，不過最好不要通過這方式來觸發(fā)RDB持久化，因?yàn)樵O(shè)置觸發(fā)的時(shí)間太短，則容易頻繁寫入rdb文件，影響服務(wù)器性能，時(shí)間設(shè)置太長(zhǎng)則會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。

rdb文件

前面介紹了三種讓服務(wù)器生成rdb文件的方式，無論是由主進(jìn)程生成還是子進(jìn)程來生成，其過程如下：

1. 生成臨時(shí)rdb文件，并寫入數(shù)據(jù)。
2. 完成數(shù)據(jù)寫入，用臨時(shí)文代替代正式rdb文件。
3. 刪除原來的db文件。

RDB默認(rèn)生成的文件名為dump.rdb，當(dāng)然，我可以通過配置文件進(jìn)行更加詳細(xì)配置，比如在單機(jī)下啟動(dòng)多個(gè)redis服務(wù)器進(jìn)程時(shí)，可以通過端口號(hào)配置不同的rdb名稱，如下所示：

# 是否壓縮rdb文件
rdbcompression yes

# rdb文件的名稱
dbfilename redis-6379.rdb

# rdb文件保存目錄
dir ~/redis/

RDB的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)

1. 與AOF方式相比，通過rdb文件恢復(fù)數(shù)據(jù)比較快。
2. rdb文件非常緊湊，適合于數(shù)據(jù)備份。
3. 通過RDB進(jìn)行數(shù)據(jù)備，由于使用子進(jìn)程生成，所以對(duì)Redis服務(wù)器性能影響較小。

RDB的幾個(gè)缺點(diǎn)

1. 如果服務(wù)器宕機(jī)的話，采用RDB的方式會(huì)造成某個(gè)時(shí)段內(nèi)數(shù)據(jù)的丟失，比如我們?cè)O(shè)置10分鐘同步一次或5分鐘達(dá)到1000次寫入就同步一次，那么如果還沒達(dá)到觸發(fā)條件服務(wù)器就死機(jī)了，那么這個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。
2. 使用save命令會(huì)造成服務(wù)器阻塞，直接數(shù)據(jù)同步完成才能接收后續(xù)請(qǐng)求。
3. 使用bgsave命令在forks子進(jìn)程時(shí)，如果數(shù)據(jù)量太大，forks的過程也會(huì)發(fā)生阻塞，另外，forks子進(jìn)程會(huì)耗費(fèi)內(nèi)存。

AOF

聊完了RDB，來聊聊Redis的另外一個(gè)持久化方式：AOF(Append-only file)。與RDB存儲(chǔ)某個(gè)時(shí)刻的快照不同，AOF持久化方式會(huì)記錄客戶端對(duì)服務(wù)器的每一次寫操作命令，并將這些寫操作以Redis協(xié)議追加保存到以后綴為aof文件末尾，在Redis服務(wù)器重啟時(shí)，會(huì)加載并運(yùn)行aof文件的命令，以達(dá)到恢復(fù)數(shù)據(jù)的目的。

開啟AOF持久化方式

Redis默認(rèn)不開啟AOF持久化方式，我們可以在配置文件中開啟并進(jìn)行更加詳細(xì)的配置，如下面的redis.conf文件：

# 開啟aof機(jī)制
appendonly yes

# aof文件名
appendfilename "appendonly.aof"

# 寫入策略,always表示每個(gè)寫操作都保存到aof文件中,也可以是everysec或no
appendfsync always

# 默認(rèn)不重寫aof文件
no-appendfsync-on-rewrite no

# 保存目錄
dir ~/redis/

三種寫入策略

在上面的配置文件中，我們可以通過appendfsync選項(xiàng)指定寫入策略，有三個(gè)選項(xiàng)。

appendfsync always
# appendfsync everysec
# appendfsync no

1. always

客戶端的每一個(gè)寫操作都保存到aof文件當(dāng)，這種策略很安全，但是每個(gè)寫請(qǐng)注都有IO操作，所以也很慢。

2. everysec

appendfsync的默認(rèn)寫入策略，每秒寫入一次aof文件，因此，最多可能會(huì)丟失1s的數(shù)據(jù)。

3. no

Redis服務(wù)器不負(fù)責(zé)寫入aof，而是交由操作系統(tǒng)來處理什么時(shí)候?qū)懭隺of文件。更快，但也是最不安全的選擇，不推薦使用。

AOF文件重寫

AOF將客戶端的每一個(gè)寫操作都追加到aof文件末尾，比如對(duì)一個(gè)key多次執(zhí)行incr命令，這時(shí)候，aof保存每一次命令到aof文件中，aof文件會(huì)變得非常大。

incr num 1
incr num 2
incr num 3
incr num 4
incr num 5
incr num 6
...
incr num 100000

aof文件太大，加載aof文件恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)非常慢，為了解決這個(gè)問題，Redis支持aof文件重寫，通過重寫aof，可以生成一個(gè)恢復(fù)當(dāng)前數(shù)據(jù)的最少命令集，比如上面的例子中那么多條命令，可以重寫為：

set num 100000

aof文件是一個(gè)二進(jìn)制文件，并不是像上面的例子一樣，直接保存每個(gè)命令，而使用Redis自己的格式，上面只是方便演示。

兩種重寫方式

通過在redis.conf配置文件中的選項(xiàng)no-appendfsync-on-rewrite可以設(shè)置是否開啟重寫，這種方式會(huì)在每次fsync時(shí)都重寫，影響服務(wù)器性以，因此默認(rèn)值為no，不推薦使用。

# 默認(rèn)不重寫aof文件
no-appendfsync-on-rewrite no

客戶端向服務(wù)器發(fā)送bgrewriteaof命令，也可以讓服務(wù)器進(jìn)行AOF重寫。

# 讓服務(wù)器異步重寫追加aof文件命令
> bgrewriteaof

重寫aof文件的好處

1. 壓縮aof文件，減少磁盤占用量。
2. 將aof的命令壓縮為最小命令集，加快了數(shù)據(jù)恢復(fù)的速度。

AOF文件損壞

在寫入aof日志文件時(shí)，如果Redis服務(wù)器宕機(jī)，則aof日志文件文件會(huì)出格式錯(cuò)誤，在重啟Redis服務(wù)器時(shí)，Redis服務(wù)器會(huì)拒絕載入這個(gè)aof文件，可以通過以下步驟修復(fù)aof并恢復(fù)數(shù)據(jù)。

1. 備份現(xiàn)在aof文件，以防萬一。
2. 使用redis-check-aof命令修復(fù)aof文件，該命令格式如下：

# 修復(fù)aof日志文件
$ redis-check-aof -fix file.aof

1. 重啟Redis服務(wù)器，加載已經(jīng)修復(fù)的aof文件，恢復(fù)數(shù)據(jù)。

AOF的優(yōu)點(diǎn)

AOF只是追加日志文件，因此對(duì)服務(wù)器性能影響較小，速度比RDB要快，消耗的內(nèi)存較少。

AOF的缺點(diǎn)

1. AOF方式生成的日志文件太大，即使通過AFO重寫，文件體積仍然很大。
2. 恢復(fù)數(shù)據(jù)的速度比RDB慢。

選擇RDB還是AOF呢？

通過上面的介紹，我們了解了RDB與AOF各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，到底要如何選擇呢？

通過下面的表示，我們可以從幾個(gè)方面對(duì)比一下RDB與AOF,在應(yīng)用時(shí)，要根本自己的實(shí)際需求，選擇RDB或者AOF，其實(shí)，如果想要數(shù)據(jù)足夠安全，可以兩種方式都開啟，但兩種持久化方式同時(shí)進(jìn)行IO操作，會(huì)嚴(yán)重影響服務(wù)器性能，因此有時(shí)候不得不做出選擇。

當(dāng)RDB與AOF兩種方式都開啟時(shí)，Redis會(huì)優(yōu)先使用AOF日志來恢復(fù)數(shù)據(jù)，因?yàn)锳OF保存的文件比RDB文件更完整。

小結(jié)

上面講了一大堆Redis的持久化機(jī)制的知識(shí)，其實(shí)，如果你只是單純把Redis作為緩存服務(wù)器，那么可以完全不用考慮持久化，但是，在如今的大多數(shù)服務(wù)器架構(gòu)中，Redis的單單只是扮演一個(gè)緩存服務(wù)器的角色，還可以作為數(shù)據(jù)庫，保存我們的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，此時(shí)，我們則需要好好了解有關(guān)Redis持久化策略的區(qū)別與選擇。