Redis持久化的原理是什么

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Redis提供了將數(shù)據(jù)定期自動(dòng)持久化至硬盤(pán)的能力，包括RDB和AOF兩種方案，兩種方案分別有其長(zhǎng)處和短板，可以配合起來(lái)同時(shí)運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

RDB

保存數(shù)據(jù)快照至一個(gè)RDB文件中，用于持久化。RDB操作和MySQL Dump相似。

執(zhí)行方式

• save。同步操作，會(huì)阻塞Redis。

• bgsave。調(diào)用linux的fork()，然后使用新的線程執(zhí)行復(fù)制。但是fork期間也會(huì)阻塞Redis，但是阻塞時(shí)間通常很短。

• 自動(dòng)保存。Redis配置文件中設(shè)置了自動(dòng)保存的觸發(fā)機(jī)制，可以自定義修改，運(yùn)行原理同bgsave。

save和bgsave的對(duì)比

注意：

• 如果機(jī)器上運(yùn)行多個(gè)Redis，需要配置RDB文件名稱，否則多個(gè)Redis的RDB文件會(huì)相互覆蓋。

除了上述三種執(zhí)行方式，以下情況也會(huì)生成RDB文件：

• 主從的全量復(fù)制時(shí)，主機(jī)會(huì)生成RDB文件。

• Redis中的debug reload提供debug級(jí)別的重啟，不清空內(nèi)存的一種重啟，這種方式也會(huì)觸發(fā)RDB文件的生成。

• 執(zhí)行shutdown時(shí)，會(huì)觸發(fā)RDB文件的生成。

RDB的缺點(diǎn)

• 全量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，耗時(shí)。

• 雖然fork()采用copy-on-write策略，但仍消耗內(nèi)存

• 寫(xiě)RDB文件消耗大量IO性能。

AOF

采用AOF持久方式時(shí)，Redis會(huì)把每一個(gè)寫(xiě)請(qǐng)求都記錄在一個(gè)日志文件里，AOF操作和Mysql Binlog相似。通過(guò)AOF重寫(xiě)機(jī)制減少AOF文件的體積，從而減少恢復(fù)時(shí)間。

執(zhí)行方式

• always。Redis的每條寫(xiě)命令都寫(xiě)入到系統(tǒng)緩沖區(qū)，然后每條寫(xiě)命令都使用fsync“寫(xiě)入”硬盤(pán)。

• everysec。過(guò)程與always相同，只是fsync的頻率為1秒鐘一次。這個(gè)是Redis默認(rèn)配置，如果系統(tǒng)宕機(jī)，會(huì)丟失一秒左右的數(shù)據(jù)

• no。由操作系統(tǒng)決定什么時(shí)候從系統(tǒng)緩沖區(qū)刷新到硬盤(pán)。

AOF重寫(xiě)

為了解決AOF文件體積膨脹的問(wèn)題，Redis提供了AOF重寫(xiě)功能：Redis服務(wù)器可以創(chuàng)建一個(gè)新的AOF文件來(lái)替代現(xiàn)有的AOF文件，新舊兩個(gè)文件所保存的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)是相同的，但是新的AOF文件不會(huì)包含任何浪費(fèi)空間的冗余命令，通常體積會(huì)較舊AOF文件小很多。

AOF重寫(xiě)方式

• bgrewriteaof（流程與bgsave相似）

• AOF重寫(xiě)配置（與RDB自動(dòng)保存相似）

> AOF重寫(xiě)并不需要對(duì)原有AOF文件進(jìn)行任何的讀取，寫(xiě)入，分析等操作，這個(gè)功能是通過(guò)讀取服務(wù)器當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

RDB vs AOF

Redis啟動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)加載

Redis啟動(dòng)數(shù)據(jù)加載流程：

1. AOF持久化開(kāi)啟且存在AOF文件時(shí)，優(yōu)先加載AOF文件。

2. AOF關(guān)閉或者AOF文件不存在時(shí)，加載RDB文件。

3. 加載AOF/RDB文件成功后，Redis啟動(dòng)成功。

4. AOF/RDB文件存在錯(cuò)誤時(shí)，Redis啟動(dòng)失敗并打印錯(cuò)誤信息。

開(kāi)發(fā)運(yùn)維中常見(jiàn)的問(wèn)題

fork操作

fork()的實(shí)際開(kāi)銷就是復(fù)制父進(jìn)程的頁(yè)表以及給子進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程描述符，所以速度一般比較快

> 內(nèi)存量越大，耗時(shí)越長(zhǎng)；物理機(jī)相對(duì)較快，虛擬機(jī)相對(duì)較慢。

優(yōu)化方法

1. 優(yōu)先使用物理機(jī)或者高效支持fork操作的虛擬化技術(shù)

2. 控制Redis實(shí)例最大可用內(nèi)存maxmemory

3. 合理配置Linux內(nèi)存分配策略：vm.overcommit_memory=1。默認(rèn)值為0，會(huì)使Linux在內(nèi)存分配時(shí)，發(fā)現(xiàn)不夠內(nèi)存不足時(shí)，不會(huì)進(jìn)行分配，進(jìn)而造成fork阻塞

4. 降低fork頻率。例如放寬AOF重寫(xiě)自動(dòng)觸發(fā)時(shí)機(jī)或者減少不必要的主從全量復(fù)制

進(jìn)程外開(kāi)銷

• CPU。RDB和AOF文件生成，屬于CPU密集型。不要將Redis進(jìn)程綁定在某個(gè)CPU上,防止單核過(guò)載；同時(shí)Redis不和CPU密集型應(yīng)用一起部署。

• 內(nèi)存。fork內(nèi)存開(kāi)銷，copy-on-write。

• 硬盤(pán)。AOF和RDB文件的寫(xiě)入。可以結(jié)合iostat和iotop進(jìn)行分析。

優(yōu)化方法

1. 不要和高硬盤(pán)負(fù)載服務(wù)部署在一起：存儲(chǔ)服務(wù)、消息隊(duì)列等

2. 配置no-appendfsync-on-rewrite=yes。這樣在AOF重寫(xiě)的期間，不要進(jìn)行AOF追加操作（主線程只將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)），可以減少內(nèi)存的開(kāi)銷。

> 但如果AOF重寫(xiě)期間，Redis宕機(jī)的話，在Linux的系統(tǒng)默認(rèn)配置下，最多會(huì)丟失30s的數(shù)據(jù)。如果無(wú)法忍受數(shù)據(jù)丟失，no-appendfsync-on-rewrite配置no；如果應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)法忍受延遲，而可以容忍少量的數(shù)據(jù)丟失，則設(shè)置為yes。

3. 根據(jù)寫(xiě)入量決定磁盤(pán)類型：例如ssd

4. 單機(jī)多實(shí)例持久化文件目錄可以考慮分盤(pán)，或者使用類似cgroups機(jī)制進(jìn)行硬盤(pán)資源的合理分配

AOF追加阻塞

例如在AOF的everysec策略中，主線程會(huì)對(duì)比上次fsync的時(shí)間，如果距離上次fsync時(shí)間超過(guò)兩秒，就會(huì)造成主線程阻塞（等待同步線程同步完成）。

日常開(kāi)發(fā)可以使用info persistence命令，查看歷史發(fā)生AOF阻塞的次數(shù)；然而需要了解AOF追加阻塞的發(fā)生時(shí)間則需要查看Redis日志。

發(fā)送AOF追加阻塞的時(shí)候，日志如下： > Asynchronous AOF fsync is taking too long (disk is busy?). Writing the AOF buffer without waiting for fsync to complete, this may slow down Redis.

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文章名稱：Redis持久化的原理是什么
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