Redis的两种持久化机制

Redis是内存数据库，利用以下两种技术进行持久化。

AOF(append only file)

通过保存写操作到日志的持久化方式。

一、为什么redis先执行写操作后，再将命令记录到AOF日志中？

• 避免额外检查开销
• 不会阻塞当前写操作命令的执行
• 但是会存在两个风险：丢失风险（写操作后发生宕机，没来得及记录日志）；记录日志不会阻塞当前写操作，但是可能阻塞写一个命令。

二、Redis写入AOF的过程

图片来自小林coding

• Redis 执行完写操作命令后，会将命令追加到 server.aof_buf 缓冲区；
• 然后通过 write() 系统调用，将 aof_buf 缓冲区的数据写入到 AOF 文件，此时数据并没有写入到硬盘，而是拷贝到了内核缓冲区 page cache，等待内核将数据写入硬盘
• 具体内核缓冲区的数据什么时候写入到硬盘，由内核决定。

三、三种写回策略

问题一中提到的两个风险，均取决于Redis写入AOF的过程中的第三步，即内核将数据写入到硬盘中，因此Redis提供了三种写回硬盘的策略。

• Always，每次写操作完成后，同步将AOF日志写回硬盘
• Everysec，写操作完成后，将命令写到AOF文件的内核缓冲区，每隔一秒将缓冲区内容写入到硬盘
• No，写操作完成后，将命令写入到AOF文件的内核缓冲区，再由操作系统决定何时将缓冲区内容写入到硬盘。

图片来自小林coding

 四、AOF重写机制

随着AOF日志越来越大，会带来性能的影响，比如重启Redis，读取AOF文件会变慢。当AOF文件过大时，会触发重写机制，压缩AOF文件。

重写机制的过程是，读取当前数据库中的所有键值对，将每个键值对用一条命令记录到新的AOF文件中，等到全部记录完成，利用新的AOF替换现在的AOF文件。

五、AOF后台重写

重写过程是很耗时的，采用后台子进程完成重写。

好处：

• 避免阻塞主进程，在重写过程中，主进程还可以继续处理命令
• 子进程带有主进程的数据副本，父子进程共享内存数据，并且只能是只读，当父子进程任意一方修改共享内存，就会发生写时复制，于是父子进程有了独立的数据副本，不用通过加锁保证数据安全。
• 不采用多线程，是因为多线程之间共享数据，需要通过加锁保证数据安全，会降低性能。

六、写时复制

创建子进程时，操作系统会把主进程的「页表」复制一份给子进程，这个页表记录着虚拟地址和物理地址映射关系，而不会复制物理内存。当发生写操作的时候，操作系统才会去复制物理内存。这样是为了防止创建子进程时长时间阻塞主进程。

存在问题：

• 重写AOF日志过程中，如果主进程修改了已经存在的key-value，此时子进程和主进程的数据不一致

解决方式：

Redis 设置了一个 AOF 重写缓冲区，在重写 AOF 期间，当 Redis 执行完一个写命令之后，它会同时将这个写命令写入到 「AOF 缓冲区」和 「AOF 重写缓冲区」。当子进程完成 AOF 重写工作，主进程将将 AOF 重写缓冲区中的所有内容追加到新的 AOF 的文件中。

RDB快照

RDB 文件的内容是二进制数据。RDB 快照就是记录某一个瞬间的内存数据，记录的是实际数据。

一、两个命令生成RDB文件

• save，会在主进程生成RDB文件，可能会阻塞主进程
• bgsave，创建一个子进程生成RDB文件。

二、AOF和RDB的区别

• AOF 文件的内容是操作命令；RDB 文件的内容是二进制数据
• RDB 恢复数据的效率会比 AOF 高些
• Redis 的快照是全量快照，也就是说每次执行快照，都是把内存中的「所有数据」都记录到磁盘中