Redis从入门到精通（三）：Redis持久化算法以及内存淘汰策略

目录：
Redis从入门到精通（一）：缓存
Redis从入门到精通（二）：分布式锁以及缓存相关问题
Redis从入门到精通（三）：Redis持久化算法以及内存淘汰策略
Redis从入门到精通（四）：Redis常用数据结构以及指令
Redis从入门到精通（五）：Redis6整合SpringBoot2.x+Mybatis+SpringCache
Redis从入门到精通（六）：Redis高可用原理
Redis从入门到精通（七）：跳跃表的简介与实现
Redis从入门到精通（八）：Redis新特性

Redis持久化

什么是持久化？

所谓持久化，就是将内存数据写进磁盘中，从而不会因为断电、重启等原因造成的数据丢失。

Redis持久化分类

RDB持久化

RDB（Redis Database）指在定期将内存中的数据集快照写进磁盘，其默认的文件名是dump.rdb。

所谓快照，就是一种拷贝技术，在我之前的文章：虚拟机迁移原理中有讲过，这里不细谈。

那么有哪些情况下会触发快照呢？

• 执行save命令：有新的key到来时，服务器执行save命令。此时Redis会被阻塞，直到完成save命令且RDB过程结束为止。
• 执行bgsave命令：有新的key到来时，服务器利用fork进行子进程的数据拷贝，写入磁盘，不会阻塞。
• 自动化触发：通过配置文件，达到触发条件的时候开始执行。比如save m n命令，在m秒内写n次，自动触发bgsave
• 主从结构触发：数据同步的时候，主服务器进行快照。如果想要详细了解主从结构，建议读一读google的GFS论文，我在之前的文章中提炼了GFS的论文笔记，可以看看。

RDB持久化优点：

• 全信息备份，很少会遗漏数据。常用于容灾操作。
• 恢复数据量大时，比AOF方式快
• 生成的二进制占用空间较小

RDB持久化缺点：

• 存在子进程开销问题。进程生成与销毁会占用资源。
• 少量数据可能丢失：子进程并非无时间生成，在生成子进程时，新传进来的数据不会被保存，此时发生故障，会导致数据丢失。

AOF持久化

AOF就是Append Only File，是指文件追加的方式，以独立日志的方式记录每次的save命令，在恢复的时候再次执行这些命令。默认不开启，文件名默认为appendonly.aof

AOF的原理是：

• 每次的写命令会追加在缓冲区
• 缓冲区会依照响应的同步方式进行动作

同步方式：

• appendfsync always：有任何修改都会同步。影响性能。
• appendfsync everysec：每秒钟同步一次。
• appendfsync no：同步时间由操作系统决定。性能最佳。

但是，我们使用AOF这种持久化方式，一直往文件追加数据，数据量到达一定程度，会非常占用空间的。这时候，就提出了rewrite方法，定期对AOF文件进行压缩。压缩方法如下：

• 检查无效命令，保存最新命令。比如过期命令。
• 多条写命令合并。比如先来了key-value1，又来了key-value2，那么key-value1会被忽略。

AOF持久化优点：

• 数据更安全
• 容易供程序猿分析数据

AOF缺点

• 文件比RDB方式大
• AOF方式比RDB慢（理解原理后，这条结论很容易得出）

持久化配置如何选择？

目前一般同时开启AOF和RDB，如果配置了Redis集群，可以关闭AOF方法，因为集群本身就有备份方式。当某一个节点挂掉，命令可以转到其他节点，从而避免命令丢失，当节点恢复，靠集群备份即可。

当然，Redis4以后支持了混合模式。AOF的缺点是文件比较大，RDB的缺点是可能存在数据丢失，那就结合二者优点，将RDB的信息覆盖到AOF中，从而使得AOF文件变小。但是同时牺牲了AOF原本的可读性。

内存淘汰策略

理论上，key一定是有一个过期时间的，即使你设置成永不过期，也无法保证内存满时的取舍问题。所以，内存淘汰策略就是处理这种事情的。

目前有两种淘汰key的方法：

• 定期淘汰：每隔一段时间随机抽取key检测其是否过期，如果过期，删除。
• 惰性淘汰：每次当用户取数据的时候，检查key是否过期，如果过期则返回null。

但是这两种方法有问题，内存中仍然有大量的过期key。不过当内存真正被耗尽的时候，就会触发我们的真正的内存淘汰策略。说内存淘汰之前，想一个问题，为什么有了内存淘汰策略还要有上面的key淘汰策略呢？答案很简单，那就是效率问题，内存淘汰是迫不得已的时候才去做的。

有如下内存淘汰策略：

• volatile-lru: 找到过期key，从其中拿出最早被访问，但后来一直未被访问的进行删除
• volatile-lfu: 从过期key中，找到某一时间段中找到最少次被访问的key进行删除
• volatile-ttl: 找到过期最久的key进行删除
• volatile-random: 找到过期key中任意一个，删除
• allkeys-lru: 所有key中，利用lru算法
• allkeys-lfu: 所有key中，利用lfu算法
• allkeys-random: 所有key中，随机删除
• noeviction: 不做删除，内存满后写操作直接返回错误；读操作可以进行。