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Redis——持久化

news 2025/6/25 20:51:39

文章目录

  • Redis持久化
    • Redis的两种持久化的策略
      • 定期备份：RDB
        • 触发机制
        • rdb的触发时机：
        • 手动执行save&bgsave保存测试
        • 不手动执行bgsave测试
        • bgsave操作流程测试
        • 通过配置，自动生成rdb快照
        • RDB的优缺点
      • 实时备份：AOF
        • AOF是否会影响到redis的性能
        • AOF的重写机制
          • 重写触发方式
          • AOF重写的流程
      • 总结

Redis持久化

在这之前要提及到Mysql的事务的四个比较核心的特性

原子性 一致性 持久性 隔离性

这里mysql的持久性就是把数据存储在硬盘上，而redis数据是存在内存里的，要想做到持久，就需要让redis把数据存储到硬盘上

Redis相比于Mysql这样的关系型数据库，最明显的特点/优势就是 快，所以为了保证速度快，数据肯定还是得在内存中，但是为了持久，数据还得办法存储在硬盘上

Redis决定 内存中也存数据，硬盘上也存数据，这样的两份数据，理论上是完全相同的

  • 当要插入一个新的数据的时候，就需要把这个数据同时写入到内存和硬盘（说是两边都写，但是实际上具体怎么写硬盘还有不同的策略，可以保证整体的效率还是足够的高）
  • 当查询某个数据的时候，直接从内存读取
  • 硬盘的数据只是在redsi重启的时候，用来恢复内存中的数据
  • 代价就是消耗了更多的空间，同一份数据，存储了两遍（但是毕竟硬盘比较便宜，这样的开销并不会带来太多的成本）

Redis的两种持久化的策略

  1. RDB => Redis DataBase 定期备份：每隔一段时间，进行一次备份
  2. AOF => Append Only File 实时备份：只要有数据变动，立即备份

定期备份：RDB

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。

触发机制
  • 手动触发：通过redis客户端执行特定的命令，来执行快照生成 (手动触发分别对应 save 和 bgsave 命令)

• save 命令：阻塞当前 Redis 服务器，直到 RDB 过程完成为止，对于内存比较大的实例造成长时间阻塞，基本不采用。
• 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，⼀般时间很短。

Redis 内部的所有涉及 RDB 的操作都采用类似 bgsave 的方式。

在这里插入图片描述

  1. 执行 bgsave 命令，Redis 父进程判断当前进是否存在其他正在执行的子进程，如 RDB/AOF 子进
    程，如果存在 bgsave 命令直接返回。
  2. 父进程执行 fork 创建子进程，fork 过程中父进程会阻塞，通过 info stats 命令查看latest_fork_usec 选项，可以获取最近⼀次 fork 操作的耗时，单位为微秒。
  3. 父进程 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 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表⽰完成，父进程更新统计信息。
  • 自动触发：在Redis配置文件中，设置一下，让Redis每隔多长时间/每产生多少次修改 就触发

Redis生成的RDB文件，是存放在redis的工作目录中的，也是在redis的配置文件中进行设置的

在这里插入图片描述

这里的dump.rdb文件,就是rdb机制生成的镜像文件，redis服务器默认就是开启了rdb的，这个镜像文件，是一个二进制的文件，把内存中的数据，以压缩的形式，保存到这个二进制文件中

后续redis服务器重新启动，就会尝试加载这个rdb文件，如果发现格式有错误，就可能会加载数据失败

rdb文件，虽然我们没有主动去动他，但是也有可能会出现一些意外问题，一旦通过一些操作（比如网络传输）引起这个文件被破坏，此时redis服务器就无法启动

  • redis提供了rdb文件的检查工具 redis-check-rdb

查看一下RDB文件里面是什么内容

在这里插入图片描述

里面都是二进制内容，当我们对redis文件中的数据进行增删查改时，这里的RDB文件并不会立即更新

rdb的触发时机：
  1. 手动（save，bgsave）
  2. 自动（配置文件中，进行设置）

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

save //seconds之内至少存在changes次key的修改

虽然此处的这些数值，都可以自由修改配置，但是此处修改上述数据的时候，要有一个基本规则

生成一次rdb快照，这个成本是一个比较高的成本，不能让这个操作执行的太频繁

正因为rdb不能生成的太频繁，这就导致，快照里的数据，和当前实时的数据情况可能会存在偏差

save 60 10000 （两次生成rdb之间的间隔，至少得是60s）

假设当前

12:00:00生成了rdb（硬盘上的快照数据和内存中一致）

12:00:01开始，redis收到了大量的key的变化请求

12:01:00生成下一个快照文件

在上述过程之间，redis服务器挂了，此时就会导致，12:00:00之后的这些数据，就丢了（数新的据只是在内存里，还没存到rdb）

手动执行save&bgsave保存测试

由于这里执行的数据比较少，所以瞬间就完成了，立即查看应该是有结果的，如果数据比较多，执行bgsave就需要消耗一定的时间，立即查看不一定就是生成完毕了

在这里插入图片描述

保存后查看rdb文件可以看到已经发生了修改

在这里插入图片描述

持久化验证，可以看到，通过上述操作，redis服务器在重新启动的时候，加载了rdb文件的内容，恢复了内存中之前的状态

在这里插入图片描述

redis生成快照操作，不仅仅是手动执行命令才触发，也可以自动触发~

  1. 通过配置文件中save执行M时间内，修改N次…
  2. 通过shotdown命令（redis里的一个命令）关闭redis服务器，也会触发
  3. redis进行主从复制的时候，主节点也会自动生成rdb快照，然后把rdb快照文件内容传输给从节点
不手动执行bgsave测试

插入新的key，不手动执行bgsave，重新启动redis服务器

如果是通过正常流程重新启动redis服务器，此时redis服务器会在退出的时候，自动触发生成rdb操作，但是如果是异常重启（比如kill -9或者服务器 掉电）此时redis服务器来不及生成rdb，内存中尚未保存在快照中的数据，就会随着重启而丢失了

bgsave操作流程测试

bgsave操作流程是创建子进程，子进程完成持久化操作，持久化会把数据写入到新的文件中，然后使用新的文件替换旧的文件

而子进程完成持久化的速度太快了（数据少），难以观察到子进程，但是我们可以通过文件的inode来验证bgsave操作流程

在这里插入图片描述

在redis客户端执行bgsave后

在这里插入图片描述

可以看到Inode从18685044变为了18685080

通过配置，自动生成rdb快照

这里执行flashall也会自动生成rdb快照

在这里插入图片描述

将时间设置为60秒 设置两次保存rdb

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

如果rdb文件故意改坏了，会怎样

如果改的是结尾的位置，基本没什么影响，如果改的hi中间的位置，那么redis服务器就会挂掉

  • redis提供了rdb文件的检查工具，可以先通过检查工具，检查一下rdb文件格式是否符合要求

在这里插入图片描述

运行的时候，加入rdb文件作为命令行参数，此时就是以检查工具的方式来运行，不会真的启动redis服务器

redis-check-rdb dump.rdb

RDB的优缺点

  • RDB 是⼀个紧凑压缩的二进制文件，代表 Redis 在某个时间点上的数据快照。非常适用于备份，全量复制等场景。比如每 6 小时执行 bgsave 备份，并把 RDB 文件复制到远程机器或者文件系统中 （如 hdfs）用于灾备。

  • Redis 加载 RDB 恢复数据远远快于 AOF 的方式。

  • 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 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 RDB 版本，兼容性可能有风险。

实时备份：AOF

Append Only File

类似于mysql的binlog，会把用户的每个操作，都记录到文件中，当redis重新启动的时候，就会读取这个aof文件中的内容，用来恢复数据

在这里插入图片描述

将这个appendonly的属性设置为 yes后，重启redis服务器，这里我执行两次set命令后查看 /var/lib/redis目录下的文件，发现多了一个文件appendonly.aof

在这里插入图片描述

由文件内容可以看到，AOF是一个文本文件，每次进行的操作都会被录到文本文件中，通过一些特殊的符号作为分隔符，来对命令的细节进行区分

AOF是否会影响到redis的性能

redis虽然是一个单线程的服务器，但是速度很快，引入AOF后，又要写内存，又要写硬盘，还能和之前一样快了吗？

实际上，是没有影响的

  1. AOF机制并非是直接让工作线程把数据直接写入硬盘，而是先写入一个内存的缓冲区，积累一波后，再统一写入硬盘（假设由100个请求，100个请求一次写入硬盘，比分100次写入一个请求要快得多，写硬盘的时候，写入硬盘的数据的多少，对于性能影响没有很大，但是写入硬盘的次数则影响很大）

在这里插入图片描述

  1. 硬盘上读写数据，顺序读写的速度是比较快的（还是比内存要慢得多）随机访问则速度是比较慢的，而AOF是每次把新的操作写到原有文件的末尾，属于 顺序写入

如果把数据写入缓冲区里，本质还是在内存中，万一这个时候，进程突然挂了，或者主机掉电了，咋办？是不是缓冲区中的数据就丢了？？ 答案是的，缓冲区没有来得及写入硬盘的数据会丢的

redis给出了一些选项，让程序猿，根据实际情况决定怎么取舍，缓冲区的刷新策略

刷新频越越高，性能影响就越大，同时数据的可靠性就越高

刷新频率越低，性能影响就越小，数据的可靠性就越低~~

可配置值说明取舍情况
always命令写入aof_buf 后调用 fsync 同步，完成后返回频率最高，数据可靠性最高，性能最低
everysec命令写入aof_buf 后只执行 write 操作，不进行 fsync。每秒由同步线程进行 fsync。频率低一些，数据可靠性也会降低，性能会提高
no命令写入 aof_buf 后只执行 write 操作，由 OS 控制 fsync 频率。频率最低，数据可靠性也是最低的，性能是最高的

在这里插入图片描述

通过配置文件可以看到redis默认是everysec策略

AOF的重写机制

AOF文件持续增长，体积越来越大，会影响到redis下次启动的启动时间，redis启动的时候要读取aof文件的内容

redis存在一个机制，能够对aof文件进行整理操作，这个整理就是能够提出其中的冗余操作，并且合并一些操作，达到给aof文件瘦身这样的效果，例如lpush 111 ，lpush 222 合并为 lpush 111 222

重写触发方式
  • 手动触发：调用bgrewriteaof命令
  • 自动触发：根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数确定自动触发时机。
    • auto-aof-rewrite-min-size：表示触发重写时AOF的最小文件大小，默认为64MB
    • auto-aof-rewrite-percentage：代表当前AOF占用大小相比较上次重写时增加的比例
AOF重写的流程

创建子进程fork，父进程仍然负责接收请求，子进程负责针对aof文件进行重写

注意： 重写的时候，不关心aof文件中原来都有啥，只是关心内存中的最终的数据状态！

子进程只需要把内存中当前的数据，获取出来，以AOF的格式写入到一个新的AOF文件中

此处子进程写数据的额过程，非常类似于RDB生成一个镜像快照，只不过RDB这里是按照二进制的方式来生成的，AOF重写则是按照AOF这里的要求的文本格式来生成的

在这里插入图片描述

在创建子进程的一瞬间，子进程就继承了当前父进程的内存状态，因此子进程里的内存数据是父进程fork之前的状态，fork之后，新来的请求，对内存造成的修改，是子进程不知道的

此时父进程这里又准备额一个aof_rewrite_buf缓冲区，专门放fork之后收到的数据，子进程这边，把aof数据写完之后，会通过信号通知一下父进程，父进程再把aof_rewrite_buf缓冲区中的内容也谢入到新AOF文件里

就可以用新的AOF文件代替旧的AOF文件了

如果，在执行bgrewriteaof的时候，当前redis已经正在进行aof重写了，会咋样呢？？ ————此时不会再次执行aof重写，直接就返回了

如果，在执行bgrewriteaof的时候，当前redis已经正在进行生成rdb文件快照，会咋样呢？？ ——此时aof重写操作就会等待，等待rdb快照生成完毕之后，再进行执行aof重写

rdb对于fork之后的新数据，就置之不理了，aof则对于fork之后的新数据，采取了aof_rewrite_buf缓冲区的方式来处理

父进程fork完毕之后，就已经让子进程写心得aof文件了，并且随着时间的推移，子进程很快就写完了新的文件 ，要让新的aof文件代替旧的，父进程此时还在继续写这个即将消亡的旧的aof文件是否还有意义？？

这里就要考虑到一种极端的情况

假设重写过程中,重写了一半，服务器挂了，子进程内存的数据就会丢失，新的aof文件内容还不完整，所以如果父进程不坚持写旧的aof文件，重启就没法保证数据的完整性

在这里插入图片描述

打开aof文件可以看到所有的操作都被记录了下来

在这里插入图片描述

查看一下执行bgrewriteaof之前的aof文件信息

在这里插入图片描述

执行一下bgrewriteaof再查看aof文件信息

在这里插入图片描述

查看aof文件内容会发现已经变了， 并且会变成二进制

在这里插入图片描述

为什么会变成二进制呢？

AOF本来是按照文本的方式来写入文件的，但是文本的写入方式，后续的加载成本是很高的，redis就引入了“混合持久化的方式”,结合了rdb和aof的特点。按照aof的方式每一个请求/操作，都录入文件，在触发aof重写之后，就会把当前内存的状态按照rdb的二进制格式写入到新的aof文件中，后续再进行操作，仍然是按照aof文本的方式追加到文件后面的

在这里插入图片描述

在配置文件中，可以选择是否开启混合持久化

当redis上同时存在aof文件和rdb快照的时候，此时以谁为主？以aof为主！！rdb直接被忽略了（因为AOF中包含的数据比RDB更全）

在这里插入图片描述

总结

  1. Redis 提供了两种持久化方案：RDB 和 AOF。

  2. RDB 视为内存的快照，产生的内容更为紧凑，占用空间较小，恢复时速度更快。但产生 RDB 的开
    销较⼤，不适合进行实时持久化，⼀般用于冷备和主从复制。

  3. AOF 视为对修改命令保存，在恢复时需要重放命令。并且有重写机制来定期压缩 AOF 文件。

  4. RDB 和 AOF 都使用 fork 创建⼦进程，利用 Linux ⼦进程拥有⽗进程内存快照的特点进行持久化，
    尽可能不影响主进程继续处理后续命令。

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