redis高可用

一，高可用

        在web服务器中，高可用是指服务器可以正常访问的时间，衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务（99.9%、99.99%、99.999%等等）。但是在Redis语境中，高可用的含义似乎要宽泛一些，除了保证提供正常服务（如主从分离、快速容灾技术），还需要考虑数据容量的扩展、数据安全不会丢失等。

        在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和 Cluster集群，下面分别说明它们的作用，以及解决了什么样的问题。
        ●持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
        ●主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
        ●哨兵：在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
        ●Cluster集群：通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。

二，持久化

        持久化的功能：Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据的永久丢失，需要定期将Redis中的数据以某种形式（数据或命令）从内存保存到硬盘；当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此之外，为了进行灾难备份，可以将持久化文件拷贝到一个远程位置。

        Redis 提供两种方式进行持久化：
                ●RDB 持久化：原理是将 Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘上。
                ●AOF 持久化（append only file）：原理是将 Reids 的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MySQL的binlog。

        由于AOF持久化的实时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，因此AOF是目前主流的持久化方式，不过RDB持久化仍然有其用武之地。

        1，DRB

        RDB就是周期性的把内存中的数据保存在磁盘中。

        执行流程
                （1）Redis父进程首先判断：当前是否在执行save，或bgsave/bgrewriteaof的子进程，如果在执行则bgsave命令直接返回。 bgsave/bgrewriteaof的子进程不能同时执行，主要是基于性能方面的考虑：两个并发的子进程同时执行大量的磁盘写操作，可能引起严重的性能问题。
                （2）父进程执行fork操作创建子进程，这个过程中父进程是阻塞的，Redis不能执行来自客户端的任何命令
                （3）父进程fork后，bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令
                （4）子进程创建RDB文件，根据父进程内存快照生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换
                （5）子进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息

        启动时加载
                RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，并没有专门的命令。但是由于AOF的优先级更高，因此当AOF开启时，Redis会优先载入 AOF文件来恢复数据；只有当AOF关闭时，才会在Redis服务器启动时检测RDB文件，并自动载入。服务器载入RDB文件期间处于阻塞状态，直到载入完成为止。
                Redis载入RDB文件时，会对RDB文件进行校验，如果文件损坏，则日志中会打印错误，Redis启动失败。

        触发方式：

                手动触发：
                save命令和bgsave命令都可以生成RDB文件。save命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在Redis服务器阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。
而bgsave命令会创建一个子进程，由子进程来负责创建RDB文件，父进程(即Redis主进程)则继续处理请求。

                bgsave命令执行过程中，只有fork子进程时会阻塞服务器，而对于save命令，整个过程都会阻塞服务器，因此save已基本被废弃，线上环境要杜绝save的使用。

                

                自动触发：

                在自动触发RDB持久化时，Redis也会选择bgsave而不是save来进行持久化。自动触发最常见的情况是在配置文件中通过save m n，指定当m秒内发生n次变化时，会触发bgsave。

vim /etc/redis/6379.conf
--219行--以下三个save条件满足任意一个时，都会引起bgsave的调用
save 900 1 ：当时间到900秒时，如果redis数据发生了至少1次变化，则执行bgsave
save 300 10 ：当时间到300秒时，如果redis数据发生了至少10次变化，则执行bgsave
save 60 10000 ：当时间到60秒时，如果redis数据发生了至少10000次变化，则执行bgsave
--254行--指定RDB文件名
dbfilename dump.rdb
--264行--指定RDB文件和AOF文件所在目录
dir /var/lib/redis/6379
--242行--是否开启RDB文件压缩
rdbcompression yes

                特殊触发：当手动关闭时redis时 ，会进行RDB方式持久化（kill关闭不能触发）

        rdb 优缺点

                优点
                ① 持久化的速度比较快（因为保存的是数据结果），在写入到*.rdb持久化文件，会进行压缩，来减小自身的体积。
                ② 集群中，redis主从复制 从-》主服务器进行同步，默认先用RDB文件进行恢复操作，所以同步性能较高。

                缺点
                ① 数据完整性不如AOF
                ② RDB类似于快照（完备）
                ③ 在进行备份时会阻塞进程

持久化过程

        RDB 内存中  --》 写入磁盘中保存的方式
        结果数据--》 写入磁盘中保存数据对象
        内存 --》写入磁盘后，会进行压缩 来减小*.rdb的磁盘占用空间量

        2，AOF

        AOF：从redis的操作日志记录中将执行的过程同步的磁盘中

        执行流程
                由于需要记录Redis的每条写命令，因此AOF不需要触发，下面介绍AOF的执行流程。

                AOF的执行流程包括：
                ●命令追加(append)：将Redis的写命令追加到缓冲区aof_buf；
                ●文件写入(write)和文件同步(sync)：根据不同的同步策略将aof_buf中的内容同步到硬盘；
                ●文件重写(rewrite)：定期重写AOF文件，达到压缩的目的。

                （1）命令追加(append)  ky20 qijiam   内存
                Redis先将写命令追加到缓冲区，而不是直接写入文件，主要是为了避免每次有写命令都直接写入硬盘，导致硬盘IO成为Redis负载的瓶颈。
命令追加的格式是Redis命令请求的协议格式，它是一种纯文本格式，具有兼容性好、可读性强、容易处理、操作简单避免二次开销等优点。在AOF文件中，除了用于指定数据库的select命令（如select 0为选中0号数据库）是由Redis添加的，其他都是客户端发送来的写命令。

                （2）文件写入(write)和文件同步(sync)
                Redis提供了多种AOF缓存区的同步文件策略，策略涉及到操作系统的write函数和fsync函数，说明如下：
                为了提高文件写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数将数据写入文件时，操作系统通常会将数据暂存到一个内存缓冲区里，当缓冲区被填满或超过了指定时限后，才真正将缓冲区的数据写入到硬盘里。这样的操作虽然提高了效率，但也带来了安全问题：如果计算机停机，内存缓冲区中的数据会丢失；因此系统同时提供了fsync、fdatasync等同步函数，可以强制操作系统立刻将缓冲区中的数据写入到硬盘里，从而确保数据的安全性。

                AOF缓存区的同步文件策略存在三种同步方式，它们分别是：
                vim /etc/redis/6379.conf
                --729--
                ●appendfsync always： 命令写入aof_buf后立即调用系统fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后线程返回。这种情况下，每次有写命令都要同步到AOF文件，硬盘IO成为性能瓶颈，Redis只能支持大约几百TPS写入，严重降低了Redis的性能；即便是使用固态硬盘（SSD），每秒大约也只能处理几万个命令，而且会大大降低SSD的寿命。

                ●appendfsync no： 命令写入aof_buf后调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步；同步由操作系统负责，通常同步周期为30秒。这种情况下，文件同步的时间不可控，且缓冲区中堆积的数据会很多，数据安全性无法保证。

                ●appendfsync everysec： 命令写入aof_buf后调用系统write操作，write完成后线程返回；fsync同步文件操作由专门的线程每秒调用一次。everysec是前述两种策略的折中，是性能和数据安全性的平衡，因此是Redis的默认配置，也是我们推荐的配置。

                （3）文件重写(rewrite)
                随着时间流逝，Redis服务器执行的写命令越来越多，AOF文件也会越来越大；过大的AOF文件不仅会影响服务器的正常运行，也会导致数据恢复需要的时间过长。

                文件重写是指定期重写AOF文件，减小AOF文件的体积。需要注意的是，AOF重写是把Redis进程内的数据转化为写命令，同步到新的AOF文件；不会对旧的AOF文件进行任何读取、写入操作!

                关于文件重写需要注意的另一点是：对于AOF持久化来说，文件重写虽然是强烈推荐的，但并不是必须的；即使没有文件重写，数据也可以被持久化并在Redis启动的时候导入；因此在一些现实中，会关闭自动的文件重写，然后通过定时任务在每天的某一时刻定时执行。

        触发方式：

                ① 手动触发
                ② 自动触发： 
                            1）always 每条语句，同步执行持久化有强一致性的要求的场景
                            2）No 不进行持久化
                            3）everysecond 每秒进行一次AOF持久化（建议使用，均衡型场景）

        aof 优缺点

                优点
                ①，AOF数据的完整性比RDB更高
                ②，重写功能 会对无效语句进行删除，目的就是为了节省AOF文件占用磁盘的空间

                缺点
                ①，执行语句一致的情况下，aof备份的内容更大
                RDB备份的内容较小
                RDB备份的是结果
                AOF备份的是语句
                ②，AOF消耗性能更大，占用磁盘越来越大（可以理解mysql增量）

        3，aof和rdb优先级

        在下面两个前提下，aof优先级比rdb高

               ① 因为redids 默认是将数据保存在内存中的，所有若reidis重启，关闭时内存中的数据会丢失。
               ② 在redis每次启动时，都会读取持久化文件，来恢复数据到内存中，你要保证redis数据的完整性。