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Redis⽀持RDB和AOF两种持久化机制#xff0c;持久化功能有效地避免因进程退出造成数据丢失问题#xff0c; 当下次重启时利⽤之前持久化的⽂件即可实现数据恢复。本文内容#xff1a; • 介绍RDB、AOF的配置和运⾏流程#xff0c;以及控制持久化的命令#xff0c;…1.前言
Redis⽀持RDB和AOF两种持久化机制持久化功能有效地避免因进程退出造成数据丢失问题 当下次重启时利⽤之前持久化的⽂件即可实现数据恢复。本文内容 • 介绍RDB、AOF的配置和运⾏流程以及控制持久化的命令如bgsave和bgrewriteaof。 • 对常⻅持久化问题进⾏分析定位和优化。
2.RDB
RDB持久化是把当前进程数据⽣成快照保存到硬盘的过程触发RDB持久化过程分为⼿动触发和⾃动触发。
2.1.1触发机制
手动触发
⼿动触发分别对应save和bgsave命令 • save命令阻塞当前Redis服务器直到RDB过程完成为⽌对于内存⽐较⼤的实例造成⻓时间 阻塞基本不采⽤。 • bgsave命令Redis进程执⾏fork操作创建⼦进程RDB持久化过程由⼦进程负责完成后⾃动 结束。阻塞只发⽣在fork阶段⼀般时间很短。 Redis内部的所有涉及RDB的操作都采⽤类似bgsave的⽅式。 自动触发
除了⼿动触发之外Redis 运⾏⾃动触发 RDB 持久化机制这个触发机制才是在实战中有价值的。 1. 使⽤ save 配置。如 save m n 表⽰ m 秒内数据集发⽣了 n 次修改⾃动 RDB 持久化。 2. 从节点进⾏全量复制操作时主节点⾃动进⾏ RDB 持久化随后将 RDB ⽂件内容发送给从结点。 3. 执⾏ shutdown 命令关闭 Redis 时执⾏ RDB 持久化。 2.1.2 流程说明 bgsave 是主流的 RDB 持久化⽅式下⾯根据图了解它的运作流程。 1. 执⾏ bgsave 命令Redis ⽗进程判断当前进是否存在其他正在执⾏的⼦进程如 RDB/AOF ⼦进 程如果存在 bgsave 命令直接返回。 2. ⽗进程执⾏ fork 创建⼦进程fork 过程中⽗进程会阻塞通过 info stats 命令查看 latest_fork_usec 选项可以获取最近⼀次 fork 操作的耗时单位为微秒。 3. ⽗进程 fork 完成后bgsave 命令返回 Background saving started 信息并不再阻塞⽗进程可 以继续响应其他命令。 4. ⼦进程创建 RDB ⽂件根据⽗进程内存⽣成临时快照⽂件完成后对原有⽂件进⾏原⼦替换。执 ⾏ lastsave 命令可以获取最后⼀次⽣成 RDB 的时间对应 info 统计的 rdb_last_save_time 选 项。 5. 进程发送信号给⽗进程表⽰完成⽗进程更新统计信息。 2.1.3 RDB ⽂件的处理 保存RDB ⽂件保存再 dir 配置指定的⽬录默认 /var/lib/redis/下⽂件名通过 dbfilename 配置默认 dump.rdb指定。可以通过执⾏ config set dir {newDir} 和 config set dbfilename {newFilename} 运⾏期间动态执⾏当下次运⾏时 RDB ⽂件会保存到新⽬录。 压缩Redis 默认采⽤ LZF 算法对⽣成的 RDB ⽂件做压缩处理压缩后的⽂件远远⼩于内存⼤ ⼩默认开启可以通过参数 config set rdbcompression {yes|no} 动态修改。 虽然压缩 RDB 会消耗 CPU但可以⼤幅降低⽂件的体积⽅便保存到硬盘或通过⽹络发送到 从节点因此建议开启。 校验如果 Redis 启动时加载到损坏的 RDB ⽂件会拒绝启动。这时可以使⽤ Redis 提供的 redis check-dump ⼯具检测 RDB ⽂件并获取对应的错误报告。 2.1.4 RDB 的优缺点 • RDB 是⼀个紧凑压缩的⼆进制⽂件代表 Redis 在某个时间点上的数据快照。⾮常适⽤于备份全量复制等场景。⽐如每 6 ⼩时执⾏ bgsave 备份并把 RDB ⽂件复制到远程机器或者⽂件系统中 如 hdfs⽤于灾备。 • Redis 加载 RDB 恢复数据远远快于 AOF 的⽅式。 • RDB ⽅式数据没办法做到实时持久化 / 秒级持久化。因为 bgsave 每次运⾏都要执⾏ fork 创建⼦进 程属于重量级操作频繁执⾏成本过⾼。 • RDB ⽂件使⽤特定⼆进制格式保存Redis 版本演进过程中有多个 RDB 版本兼容性可能有⻛ 险。 3.2 AOF AOFAppend Only File持久化以独⽴⽇志的⽅式记录每次写命令重启时再重新执⾏ AOF ⽂件中的命令达到恢复数据的⽬的。AOF 的主要作⽤是解决了数据持久化的实时性⽬前已经是 Redis 持久化的主流⽅式。理解掌握好 AOF 持久化机制对我们兼顾数据安全性和性能⾮常有帮助。 3.2.1 使⽤ AOF 开启 AOF 功能需要设置配置appendonly yes默认不开启。AOF ⽂件名通过 appendfilename 配置默认是 appendonly.aof设置。保存⽬录同 RDB 持久化⽅式⼀致通过 dir 配置指定。AOF 的⼯作流程操作命令写⼊append、⽂件同步sync、⽂件重写 rewrite、重启加载load。 1. 所有的写⼊命令会追加到 aof_buf缓冲区中。 2. AOF 缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作。 3. 随着 AOF ⽂件越来越⼤需要定期对 AOF ⽂件进⾏重写达到压缩的⽬的。 4. 当 Redis 服务器启动时可以加载 AOF ⽂件进⾏数据恢复。 3.2.2 命令写⼊ AOF 命令写⼊的内容直接是⽂本协议格式。例如 set hello world 这条命令在 AOF 缓冲区会追加如下 ⽂本 *3\r\n$3\r\nset\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n 此处遵守 Redis 格式协议Redis 选择⽂本协议可能的原因⽂本协议具备较好的兼容性实现简单 具备可读性. AOF 过程中为什么需要 aof_buf 这个缓冲区Redis 使⽤单线程响应命令如果每次写 AOF ⽂件都直接同步硬盘性能从内存的读写变成 IO 读写必然会下降。先写⼊缓冲区可以有效减少 IO 次数同 时Redis 还可以提供多种缓冲区同步策略让⽤⼾根据⾃⼰的需求做出合理的平衡。 3.2.3 ⽂件同步 Redis 提供了多种 AOF 缓冲区同步⽂件策略由参数 appendfsync 控制不同值的含义如下 always命令写⼊ aof_buf 后调⽤ fsync 同步完成后返回 everysec 命令写⼊aof_buf 后只执⾏ write 操作不进⾏ fsync。每秒由同步线程进⾏ fsync。 no 命令写⼊ aof_buf 后只执⾏ write 操作由 OS 控制 fsync 频率。 系统调⽤ write 和 fsync 说明 • write 操作会触发延迟写delayed write机制。Linux 在内核提供⻚缓冲区⽤来提供硬盘 IO 性 能。write 操作在写⼊系统缓冲区后⽴即返回。同步硬盘操作依赖于系统调度机制例如缓冲区 ⻚空间写满或达到特定时间周期。同步⽂件之前如果此时系统故障宕机缓冲区内数据将丢失。 • Fsync 针对单个⽂件操作做强制硬盘同步fsync 将阻塞直到数据写⼊到硬盘。 • 配置为 always 时每次写⼊都要同步 AOF ⽂件性能很差在⼀般的 SATA 硬盘上只能⽀持⼤ 约⼏百 TPS 写⼊。除⾮是⾮常重要的数据否则不建议配置。 • 配置为 no 时由于操作系统同步策略不可控虽然提⾼了性能但数据丢失⻛险⼤增除⾮数据 重要程度很低⼀般不建议配置。 • 配置为 everysec是默认配置也是推荐配置兼顾了数据安全性和性能。理论上最多丢失 1 秒的 数据。 3.2.4 重写机制 随着命令不断写⼊ AOF⽂件会越来越⼤为了解决这个问题Redis 引⼊ AOF 重写机制压缩⽂ 件体积。AOF ⽂件重写是把 Redis 进程内的数据转化为写命令同步到新的 AOF ⽂件。 重写后的 AOF 为什么可以变⼩有如下原因 • 进程内已超时的数据不再写⼊⽂件。 • 旧的 AOF 中的⽆效命令例如 del、hdel、srem 等重写后将会删除只需要保留数据的最终版 本。 • 多条写操作合并为⼀条例如 lpush list a、lpush list b、lpush list 从可以合并为 lpush list a b c。 较⼩的 AOF ⽂件⼀⽅⾯降低了硬盘空间占⽤⼀⽅⾯可以提升启动 Redis 时数据恢复的速度。 AOF 重写过程可以⼿动触发和⾃动触发 • ⼿动触发调⽤ bgrewriteaof 命令。 • ⾃动触发根据 auto-aof-rewrite-min-size 和 auto-aof-rewrite-percentage 参数确定⾃动触发时 机。 ◦ auto-aof-rewrite-min-size表⽰触发重写时 AOF 的最⼩⽂件⼤⼩默认为 64MB。 ◦ auto-aof-rewrite-percentage代表当前 AOF 占⽤⼤⼩相⽐较上次重写时增加的⽐例。 流程如下 1. 执⾏ AOF 重写请求。 如果当前进程正在执⾏ AOF 重写请求不执⾏。如果当前进程正在执⾏ bgsave 操作重写命令 延迟到 bgsave 完成之后再执⾏。 2. ⽗进程执⾏ fork 创建⼦进程。 3. 重写 a. 主进程 fork 之后继续响应其他命令。所有修改操作写⼊ AOF 缓冲区并根据 appendfsync 策 略同步到硬盘保证旧 AOF ⽂件机制正确。 b. ⼦进程只有 fork 之前的所有内存信息⽗进程中需要将 fork 之后这段时间的修改操作写⼊ AOF 重写缓冲区中。 4. ⼦进程根据内存快照将命令合并到新的 AOF ⽂件中。 5. ⼦进程完成重写 a. 新⽂件写⼊后⼦进程发送信号给⽗进程。 b. ⽗进程把 AOF重写缓冲区内临时保存的命令追加到新 AOF ⽂件中。 c. ⽤新 AOF ⽂件替换⽼ AOF ⽂件。 3.2.5 启动时数据恢复 当 Redis 启动时会根据 RDB 和 AOF ⽂件的内容进⾏数据恢复 4.混合持久化RDB AOF 从 Redis 4.0 开始支持混合持久化模式。在这种模式下Redis 会在 AOF 重写时将重写时刻之前的数据以 RDB 的形式写入 AOF 文件而之后的写命令仍然以 AOF 的方式追加到文件中。这样既结合了 RDB 持久化恢复速度快的优点又保留了 AOF 持久化数据安全性高的特点。要开启混合持久化只需在 redis.conf 配置文件中设置 aof-use-rdb-preamble yes。 5. 总结 1. Redis 提供了两种持久化⽅案RDB 和 AOF。 2. RDB 视为内存的快照产⽣的内容更为紧凑占⽤空间较⼩恢复时速度更快。但产⽣ RDB 的开 销较⼤不适合进⾏实时持久化⼀般⽤于冷备和主从复制。 3. AOF 视为对修改命令保存在恢复时需要重放命令。并且有重写机制来定期压缩 AOF ⽂件。 4. RDB 和 AOF 都使⽤ fork 创建⼦进程利⽤ Linux ⼦进程拥有⽗进程内存快照的特点进⾏持久化 尽可能不影响主进程继续处理后续命令。
