疯狂的小鸡

Redis入门-持久化

字数统计: 2.3k阅读时长: 8 min
2018/10/05 Share

更多Redis入门系列文章,参见Redis入门-大纲

持久化方式

RDB镜像全量持久化 与AOF增量持久化。

RDB:在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照(snapshot),执行bgsave命令后台异步保存数据到硬盘;

AOF(append-only file):持久化记录服务器执行的所有写操作命令,并在服务器启动时,通过重新执行这些命令来还原数据集。

Redis支持同时使用AOF和RDB持久化。在这种情况下,当Redis重启时,它会优先使用AOF文件来还原数据集,因为AOF文件保存的数据集通常比RDB文件所保存的数据集更完整.

RDB持久化

手动触发和自动触发

RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到硬盘的过程,触发RDB持久化过程分为手动触发和自动触发。

手动触发分别对应save和bgsave命令:
save命令:阻塞当前Redis服务器,知道RDB过程完成为止,对于内存比较大的实例会造成长时间阻塞,线上环境不建议使用。
bgsave命令: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,一段时间很短。
bgsave命令是针对save阻塞问题做的优化。因此Redis内部所有涉及到RDB操作都采用bgsave的方式,而save命令可以废弃。

Redis内部还存在自动触发RDB的持久化机制,例如以下场景:

  • 使用save相关配置,如‘save m n’表示m秒之内数据集存在n次修改时,自动触发bgsave。
  • 如果从节点执行全量复制操作,主节点自动执行bgsave生成RDB文件并发送给从节点。
  • 执行debug reload命令重新加载Redis时,也会自动触发save操作。
  • 默认情况下执行shutdown命令时,如果没有开启AOF持久化功能则自动执行bgsave。

bgsave流程

bgsave是主流的触发RDB持久化方式,下图是运作流程:
bgsave流程
1) 执行bgsave命令,Redis父进程判断当前是否存在正在执行的子进程,如只RDB/AOF子进程,如果存在bgsave命令直接返回。

2) 父进程执行fork操作创建子进程,fork操作过程中父进程会阻塞,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,单位为微秒。

3) 父进程仍fork完成后,bgsave命令返回“Background saving started”信息并不再阻塞父进程,可以继续响应其他命令。

4) 子进程创建RDB文件,根据父进程内存生成临时快照文件,完成后对原有文件进行原子替换。执行lastsave命令可以获取最后一次生成尺RDB的时间,对应info统计的rdb_last_save_time选项。

5) 进程发送信号给父进程衣示完成,父进程更新统计信息,具体见info Persistence下的rdb_*相关选项。

RDB的优缺点

RDB的优点:

  • RDB是一个紧凑压缩的二进制文件,代表Redis在某一个时间点上的数据快照。非常适合用于备份,全量复制等场景。比如每6小时执行bgsave备份,并把RDB文件拷贝到远程机器或者文件系统中(如hdfs),用于灾难恢复。
  • Redis加载RDB恢复数据远远快于AOF方式。

RDB的缺点

  • RDB方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为bgsave每次运行都要执行fork操作创建子进程,属于重量级操作,频繁执行成本过高。
  • RDB文件使用特定二进制格式保存,Redis版本演进过程中有多个格式的RDB版本,存在老版本Redis服务无法兼容新版RDB格式的问题。

AOF持久化

AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中命令达到恢复数据的目的。AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式。

使用AOF

开启AOF功能需要设置配置:appendonly yes,默认不开启。AOF文件通过appendfilename 配置设置,默认文件名是appendonly.aof。保存路径同RDB持久化方式一致。AOF的工作流程操作:命令写入(append)、文件同步(sync)、文件重写(rewrite)、重启加载(load),工作流程如下:
bgsave流程
1) 所有的写入命令会以文本协议格式追加到aof_buf(缓冲区)中。Redis使用单线程响应命令,如果每次写AOF文件命令都直接追加到硬盘,那么性能完全取决于当前硬盘负载。写入缓冲区aof_buf中,还有另一个好处,Redis可以提供多种缓冲区同步硬盘的策略,在性能和安全性方面做出平衡。

2) AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作。Redis提供了多种AOF缓冲区同步文件策略,由参数appendfsync控制,不同值的含义如表所示:

  • 配置为always时,每次写入都要同步AOF文件,在一般的STAT硬盘上,Redis只能支持大约几百TPS写入,显然跟Redis高性能特性背道而驰,不建议配置。
  • 配置为no,由于操作系统每次同步AOF文件的周期不可控,而且会极大每次同步硬盘的数据量,虽然提升了性能,但数据安全性无法保证。
  • 配置为everysec,是建议的同步策略,也是默认配置,做到兼顾性能和数据安全性,理论上只有在系统突然宕机的情况下丢失1s的数据。

3) 随着AOF文件越来越大,需要定期对AOF文件进行重写,达到压缩的目的。 AOF重写降低了文件占用空间,除此之外,更小的AOF文件可以更快地被Redis加载。AOF重写过程可以手动触发和自动触发。手动触发直接调用bgrewriteaof命令,自动触发根据具auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage配置参数确定自动触发时机。

重写逻辑如下:

  • 进程内已经超时的数据不再写文件。
  • 旧的AOF文件含有无效命令,如del key1、 hdel key2、srem keys、set a 111、set a 222等。重写使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令。
  • 多条写命令可以合并为一个,如lpush list a、lpush list b、 lpush list c 可以转化为:lpush list a b c。为了防止但挑明了过大造成客户端缓冲区溢出,对于list、set、hash、zset等类型曹组,以64个元素为界拆分为多条。

4) 当Redis服务重启时,可以加载AOF文件进行数据恢复。

AOF重写流程:

AOF重写流程
1)执行AOF重写请求。

  • 如果当前进程正在执行AOF重写,请求不执行
  • 如果当前进程正在执行bgsave操作,重写命令延迟到bgsave完成后再执行

2) 父进程执行fork创建子进程,开销等同于bgsave过程。现在同时拥有父进程和子进程。

3)子进程开始将新 AOF 文件的内容写入到临时文件。对于所有新执行的写入命令,父进程一边将它们累积到一个内存缓存中,一边将这些改动追加到现有 AOF 文件的末尾: 这样即使在重写的中途发生停机,现有的 AOF 文件也还是安全的。

4)当子进程完成重写工作时,它给父进程发送一个信号,父进程在接收到信号之后,将内存缓存中的所有数据追加到新 AOF 文件的末尾。

5)Redis 原子地用新文件替换旧文件,之后所有命令都会直接追加到新 AOF 文件的末尾。

重启加载

AOF重写流程
1) AOF持久化开启且存在AOF文件时,优先加载AOF文件。

2) AOF关闭或者AOF文件不存在时,加载RDB文件。

3) 加载AOF/RDB文件城后,Redis启动成功。

4) AOF/RDB文件存在错误时,Redis启动失败并打印错误信息。

数据备份建议

1)创建一个定期任务(cron job)每小时将一个RDB文件备份到一个文件夹,并且每天将一个RDB文件备份到另一个文件夹。
2)确保快照的备份都带有相应的日期和时间信息,每次执行定期任务脚本时,使用find命令来删除过期的快照:比如说,你可以保留最近48小时内的每小时快照,还可以保留最近一两个月的每日快照。
3)至少每天一次,将RDB备份到你的数据中心之外,或者至少是备份到你运行Redis服务器的物理机器之外。

CATALOG
  1. 1. 持久化方式
  2. 2. RDB持久化
    1. 2.1. 手动触发和自动触发
    2. 2.2. bgsave流程
    3. 2.3. RDB的优缺点
  3. 3. AOF持久化
    1. 3.1. 使用AOF
    2. 3.2. AOF重写流程:
  4. 4. 重启加载
  5. 5. 数据备份建议