淺談redis內(nèi)存數(shù)據(jù)的持久化方式-創(chuàng)新互聯(lián)

一、概述

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Redis的強大性能很大程度上都是因為所有數(shù)據(jù)都是存儲在內(nèi)存中的，然而當(dāng)Redis重啟后，所有存儲在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)將會丟失，在很多情況下是無法容忍這樣的事情的。所以，我們需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)持久化！典型的需要持久化數(shù)據(jù)的場景如下：

1. 將Redis作為數(shù)據(jù)庫使用；
2. 將Redis作為緩存服務(wù)器使用，但是緩存miss后會對性能造成很大影響，所有緩存同時失效時會造成服務(wù)雪崩，無法響應(yīng)。

本文介紹Redis所支持的兩種數(shù)據(jù)持久化方式。

二、Redis數(shù)據(jù)持久化

Redis支持兩種數(shù)據(jù)持久化方式：RDB方式和AOF方式。前者會根據(jù)配置的規(guī)則定時將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)持久化到硬盤上，后者則是在每次執(zhí)行寫命令之后將命令記錄下來。兩種持久化方式可以單獨使用，但是通常會將兩者結(jié)合使用。

1、RDB方式

RDB方式的持久化是通過快照的方式完成的。當(dāng)符合某種規(guī)則時，會將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)全量生成一份副本存儲到硬盤上，這個過程稱作”快照”，Redis會在以下幾種情況下對數(shù)據(jù)進行快照：

1. 根據(jù)配置規(guī)則進行自動快照；
2. 用戶執(zhí)行SAVE, BGSAVE命令；
3. 執(zhí)行FLUSHALL命令；
4. 執(zhí)行復(fù)制（replication）時。

執(zhí)行快照的場景

（1）根據(jù)配置自動快照

Redis允許用戶自定義快照條件，當(dāng)滿足條件時自動執(zhí)行快照。缺省情況下，Redis把數(shù)據(jù)快照存放在磁盤上的二進制文件中，文件名為dump.rdb，此外，我們也可以通過配置文件來修改Redis服務(wù)器dump快照的頻率，在打開redis.windows.conf文件之后，我們搜索save，可以看到下面的配置信息：

注意最后三行，分別表示：

在900秒(15分鐘)之后，如果至少有1個key發(fā)生變化，則dump內(nèi)存快照；

在300秒(5分鐘)之后，如果至少有10個key發(fā)生變化，則dump內(nèi)存快照；

在60秒(1分鐘)之后，如果至少有10000個key發(fā)生變化，則dump內(nèi)存快照。

每個快照條件獨占一行，他們之間是或（||）關(guān)系，只要滿足任何一個就進行快照。上面配置save后的第一個參數(shù)T是時間，單位是秒，第二個參數(shù)M是更改的鍵的個數(shù)，含義是：當(dāng)時間T內(nèi)被更改的鍵的個數(shù)大于M時，自動進行快照。比如save 900 1的含義是15分鐘內(nèi)(900s)被更改的鍵的個數(shù)大于1時，自動進行快照操作。

（2）執(zhí)行SAVE或BGSAVE命令

除了讓Redis自動進行快照外，當(dāng)我們需要重啟，遷移，備份Redis時，我們也可以手動執(zhí)行SAVE或BGSAVE命令主動進行快照操作。

SAVE命令：當(dāng)執(zhí)行SAVE命令時，Redis同步進行快照操作，期間會阻塞所有來自客戶端的請求，所以放數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)較多時，應(yīng)該避免使用該命令；

BGSAVE命令：從命令名字就能看出來，這個命令與SAVE命令的區(qū)別就在于該命令的快照操作是在后臺異步進行的，進行快照操作的同時還能處理來自客戶端的請求。執(zhí)行BGSAVE命令后Redis會馬上返回OK表示開始進行快照操作，如果想知道快照操作是否已經(jīng)完成，可以使用LASTSAVE命令返回最近一次成功執(zhí)行快照的時間，返回結(jié)果是一個Unix時間戳。

（3）執(zhí)行FLUSHALL命令

當(dāng)執(zhí)行FLUSHALL命令時，Redis會清除數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)。需要注意的是：不論清空數(shù)據(jù)庫的過程是否觸發(fā)了自動快照的條件，只要自動快照條件不為空，Redis就會執(zhí)行一次快照操作，當(dāng)沒有定義自動快照條件時，執(zhí)行FLUSHALL命令不會進行快照操作。

（4）執(zhí)行復(fù)制

當(dāng)設(shè)置了主從模式時，Redis會在復(fù)制初始化時進行自動快照。

快照原理

Redis默認(rèn)會將快照文件存儲在Redis當(dāng)前進程的工作目錄的dump.rdb文件中，可以通過配置文件中的dir和dbfilename兩個參數(shù)分別指定快照文件的存儲路徑和文件名，默認(rèn)的存儲路徑和文件名如下圖所示：

快照執(zhí)行的過程如下：

（1）Redis使用fork函數(shù)復(fù)制一份當(dāng)前進程（父進程）的副本（子進程）；
（2）父進程繼續(xù)處理來自客戶端的請求，子進程開始將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入硬盤中的臨時文件；
（3）當(dāng)子進程寫完所有的數(shù)據(jù)后，用該臨時文件替換舊的RDB文件，至此，一次快照操作完成。

需要注意的是：

在執(zhí)行fork的時候操作系統(tǒng)（類Unix操作系統(tǒng)）會使用寫時復(fù)制（copy-on-write）策略，即fork函數(shù)發(fā)生的一刻，父進程和子進程共享同一塊內(nèi)存數(shù)據(jù)，當(dāng)父進程需要修改其中的某片數(shù)據(jù)（如執(zhí)行寫命令）時，操作系統(tǒng)會將該片數(shù)據(jù)復(fù)制一份以保證子進程不受影響，所以RDB文件存儲的是執(zhí)行fork操作那一刻的內(nèi)存數(shù)據(jù)。所以RDB方式理論上是會存在丟數(shù)據(jù)的情況的(fork之后修改的的那些沒有寫進RDB文件)。

通過上述的介紹可以知道，快照進行時是不會修改RDB文件的，只有完成的時候才會用臨時文件替換老的RDB文件，所以就保證任何時候RDB文件的都是完整的。這使得我們可以通過定時備份RDB文件來實現(xiàn)Redis數(shù)據(jù)的備份。RDB文件是經(jīng)過壓縮處理的二進制文件，所以占用的空間會小于內(nèi)存中數(shù)據(jù)的大小，更有利于傳輸。

Redis啟動時會自動讀取RDB快照文件，將數(shù)據(jù)從硬盤載入到內(nèi)存，根據(jù)數(shù)量的不同，這個過程持續(xù)的時間也不盡相同，通常來講，一個記錄1000萬個字符串類型鍵，大小為1GB的快照文件載入到內(nèi)存需要20-30秒的時間。

示例

下面演示RDB方式持久化，首先使用配置有如下快照規(guī)則：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
dbfilename dump.rdb
dir ./

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