Redis中AOF的实现方式和AOF重写

一、AOF 的实现方式

1. 核心原理
   AOF 通过将写操作命令以追加方式记录到日志文件中，重启时通过重放命令恢复数据。与 RDB 的快照机制不同，AOF 是增量记录，更适用于数据一致性要求较高的场景。
2. 写入流程
   • 命令执行：客户端发送写命令（如 SET key value），Redis 先执行命令并更新内存数据。
   • 缓冲区记录：将命令追加到内存中的 AOF 缓冲区（aof_buf），避免频繁磁盘 I/O。
   • 磁盘写回：根据 appendfsync 策略（always、everysec、no）决定何时将缓冲区数据同步到磁盘：
     • Always：每次写命令后同步，数据安全性最高但性能最低。
     • Everysec：每秒同步一次，平衡性能与安全性（默认策略）。
     • No：依赖操作系统控制刷盘，性能最佳但数据丢失风险最大。
3. 数据结构绑定
   在 Redis 的存储引擎（Engine）中，每个数据库（DB）对象会绑定 writeAof 函数，确保写命令触发 AOF 日志记录。例如，执行 SET 命令时，会调用 db.writeAof 将命令序列化并写入缓冲区。

二、AOF 重写机制

AOF 文件会随时间增长，导致恢复速度变慢。重写通过生成最小化命令集压缩文件，其核心步骤如下：

1. 触发条件
   • 文件大小超过阈值（默认当前大小 ≥ 基准大小的 1.1 倍且 ≥ 64MB）。
   • 手动执行 BGREWRITEAOF 命令。
2. 重写过程
   • Fork 子进程：主进程通过 fork 生成子进程，子进程共享内存快照（COW 机制）。
   • 子进程生成新文件：子进程遍历内存数据，将键值对转换为等效的写命令（如 SET key value），写入临时文件 temp-rewriteaof-bg-pid.aof。
   • 主进程记录增量命令：重写期间，主进程将新写命令同时写入 aof_buf 和 AOF 重写缓冲区（aof_rewrite_buf），避免数据丢失。
   • 合并增量数据：子进程完成后，主进程将 aof_rewrite_buf 中的命令追加到临时文件。
   • 原子替换文件：使用 rename 系统调用将临时文件替换为原 AOF 文件，完成重写。
3. 优化与问题
   • 内存开销：aof_rewrite_buf 与 aof_buf 内容重复，可能导致内存占用翻倍。
   • CPU 开销：主进程需处理 aof_rewrite_buf 写入及子进程通信，可能影响性能。
   • 改进方案：Redis 7.0 引入 MP-AOF（Multi Part AOF），通过分阶段写入减少内存占用和阻塞时间。

三、AOF 与 RDB 的对比

特性	AOF	RDB
数据恢复	通过重放命令，恢复时间较长。	二进制加载，恢复速度快。
文件体积	较大（记录所有写命令）。	较小（紧凑的二进制快照）。
数据安全性	支持秒级持久化（everysec）。	定期快照，可能丢失部分数据。
适用场景	需要强一致性的场景（如金融交易）。	备份、主从复制、快速恢复。

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四、总结
AOF 通过记录写命令实现持久化，其重写机制有效解决了文件膨胀问题，但需权衡内存与 CPU 开销。在实际应用中，建议结合 RDB 使用（混合持久化模式），以兼顾性能与数据安全性。