Copy-On-Write

一 概述

Copy-On-Write，顾名思义为写时复制。

二 Copy-On-Write的实现

系统调用fork()系统调用创建进程，linux中的fork()系统调用实现Copy-on-Write写时复制，一般情况下，fork()系统调用会在创建子进程时，会将资源全部复制给子进程，这样效率比较低，而且有些资源对子进程没有用处。所以为了降低创建子进程的成本，Linux优化了fork()函数的实现方式，当父进程创建子进程时，内核只为子进程创建虚拟空间，且父子进程使用的时相同的物理空间，只有父子进程修改时，才会为子进程分配独立的物理空间。

Copy-On-Write：如果由多个调用者同时要求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容，系统才会真正复制一份专用副本给调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然不变。

三 Copy-On-Write的核心思想及Redis的RDB持久化中应用

Copy-On-Write在处理过程中需要维持一个为读请求使用的指针，并在新数据写入完成后过更新这个指针，以提升读写并发能力，因此，Copy-On-Write也间接提供了读写过程中的原子性，在保持读写过程中的原子性的同时，还保持了一定的读写效率，当Redis需要做持久化时，Redis会fork一个子进程，子进程会将数据保存到磁盘上的一个临时的rdb文件中，当子进程完成临时的rdb的写操作之后会将原来的rdb替换掉，这样的好处就是可以实现copy-on-write,子进程继续接收其他请求，使得Redis的性能比较好，也就是说redis需要做持久化时，redis调用fork创建子进程，此时就存在了子进程与父进程，父进程继续处理client请求，而子进程将内存中的数据写入rdb文件中，由于OS（操作系统）的Copy-on-Write机制的存在，父子进程会共享相同的物理页面，当父进程处理写请求的时候，OS会为要修改的页面创建副本，而不是写共享的页面，所以子进程地址空间内的数据是fork时刻的整个数据库的一个快照，当子进程完成了临时文件的写入之后，用临时文件替换掉原来的快照文件，然后子进程退出，进而完成备份操作。

Redis在启动之后会自动加载已经存在的rdb文件中的数据。

值得注意的是：每次持久化都是将内存中的数据完整的写入磁盘一次，而不是同步增量的数据，当数据量很大写操作（set操作）的时候必然会引起磁盘的I/O操作从而影响性能。且由于快照功能是在一定间隔时间进行一次，可能会因为Redis宕机而丢失从当前至最近一次快照期间的数据，如果Redis不允许丢失任何修改的持久化操作时，就要使用AOF持久化方式。