redis持久化RDB和AOF(2)

水深无声 2022-06-01 05:28 95阅读 0赞

# 一、redis持久化的意义 #

redis持久化的意义，在于故障恢复

比如你部署了一个redis，作为cache缓存，当然也可以保存一些较为重要的数据

如果没有持久化的话，redis遇到灾难性故障的时候，就会丢失所有的数据

如果通过持久化将数据搞一份儿在磁盘上去，然后定期比如说同步和备份到一些云存储服务上去，那么就可以保证数据不丢失全部，还是可以恢复一部分数据回来的

![这里写图片描述][SouthEast]

# 二、为什么要持久化 #

我们已经知道对于一个企业级的redis架构来说，持久化是不可减少的

企业级redis集群架构：海量数据、高并发、高可用

持久化主要是做灾难恢复，数据恢复，也可以归类到高可用的一个环节里面去

比如你redis整个挂了，然后redis就不可用了，你要做的事情是让redis变得可用，尽快变得可用

重启redis，尽快让它对外提供服务，但是就像上一讲说，如果你没做数据备份，这个时候redis启动了，也不可用啊，数据都没了

很可能说，大量的请求过来，缓存全部无法命中，在redis里根本找不到数据，这个时候就死定了，缓存雪崩问题，所有请求，没有在redis命中，就会去mysql数据库这种数据源头中去找，一下子mysql承接高并发，然后就挂了

mysql挂掉，你都没法去找数据恢复到redis里面去，redis的数据从哪儿来？从mysql来。。。

如果你把redis的持久化做好，备份和恢复方案做到企业级的程度，那么即使你的redis故障了，也可以通过备份数据，快速恢复，一旦恢复立即对外提供服务

# 三、RDB和AOF两种持久化机制的介绍 #

RDB持久化机制，对redis中的数据执行周期性的持久化

AOF机制对每条写入命令作为日志，以append-only的模式写入一个日志文件中，在redis重启的时候，可以通过回放AOF日志中的写入指令来重新构建整个数据集

如果我们想要redis仅仅作为纯内存的缓存来用，那么可以禁止RDB和AOF所有的持久化机制

通过RDB或AOF，都可以将redis内存中的数据给持久化到磁盘上面来，然后可以将这些数据备份到别的地方去，比如说阿里云，云服务

如果redis挂了，服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了，可以从云服务上拷贝回来之前的数据，放到指定的目录中，然后重新启动redis，redis就会自动根据持久化数据文件中的数据，去恢复内存中的数据，继续对外提供服务

如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制，那么在redis重启的时候，会使用AOF来重新构建数据，因为AOF中的数据更加完整

## RDB和AOF的介绍 ##

![这里写图片描述][SouthEast 1]

# 四、RDB持久化机制的优点 #

（1）RDB会生成多个数据文件，每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据，这种多个数据文件的方式，非常适合做冷备，可以将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去，比如说Amazon的S3云服务上去，在国内可以是阿里云的ODPS分布式存储上，以预定好的备份策略来定期备份redis中的数据

RDB也可以做冷备，生成多个文件，每个文件都代表了某一个时刻的完整的数据快照  
AOF也可以做冷备，只有一个文件，但是你可以，每隔一定时间，去copy一份这个文件出来

RDB做冷备，优势在哪儿呢？由redis去控制固定时长生成快照文件的事情，比较方便; AOF，还需要自己写一些脚本去做这个事情，各种定时  
RDB数据做冷备，在最坏的情况下，提供数据恢复的时候，速度比AOF快

（2）RDB对redis对外提供的读写服务，影响非常小，可以让redis保持高性能，因为redis主进程只需要fork一个子进程，让子进程执行磁盘IO操作来进行RDB持久化即可

RDB，每次写，都是直接写redis内存，只是在一定的时候，才会将数据写入磁盘中  
AOF，每次都是要写文件的，虽然可以快速写入os cache中，但是还是有一定的时间开销的,速度肯定比RDB略慢一些

（3）相对于AOF持久化机制来说，直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程，更加快速

AOF，存放的指令日志，做数据恢复的时候，其实是要回放和执行所有的指令日志，来恢复出来内存中的所有数据的  
RDB，就是一份数据文件，恢复的时候，直接加载到内存中即可

结合上述优点，RDB特别适合做冷备份，冷备

# 五、RDB持久化机制的缺点 #

（1）如果想要在redis故障时，尽可能少的丢失数据，那么RDB没有AOF好。一般来说，RDB数据快照文件，都是每隔5分钟，或者更长时间生成一次，这个时候就得接受一旦redis进程宕机，那么会丢失最近5分钟的数据

这个问题，也是rdb最大的缺点，就是不适合做第一优先的恢复方案，如果你依赖RDB做第一优先恢复方案，会导致数据丢失的比较多

（2）RDB每次在fork子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候，如果数据文件特别大，可能会导致对客户端提供的服务暂停数毫秒，或者甚至数秒

一般不要让RDB的间隔太长，否则每次生成的RDB文件太大了，对redis本身的性能可能会有影响的

# 六、AOF持久化机制的优点 #

（1）AOF可以更好的保护数据不丢失，一般AOF会每隔1秒，通过一个后台线程执行一次fsync操作，最多丢失1秒钟的数据

每隔1秒，就执行一次fsync操作，保证os cache中的数据写入磁盘中

redis进程挂了，最多丢掉1秒钟的数据

（2）AOF日志文件以append-only模式写入，所以没有任何磁盘寻址的开销，写入性能非常高，而且文件不容易破损，即使文件尾部破损，也很容易修复

（3）AOF日志文件即使过大的时候，出现后台重写操作，也不会影响客户端的读写。因为在rewrite log的时候，会对其中的指导进行压缩，创建出一份需要恢复数据的最小日志出来。再创建新日志文件的时候，老的日志文件还是照常写入。当新的merge后的日志文件ready的时候，再交换新老日志文件即可。

（4）AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录，这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据，只要这个时候后台rewrite还没有发生，那么就可以立即拷贝AOF文件，将最后一条flushall命令给删了，然后再将该AOF文件放回去，就可以通过恢复机制，自动恢复所有数据

## AOF rewrite原理剖析 ##

![这里写图片描述][SouthEast 2]

# 七、AOF持久化机制的缺点 #

（1）对于同一份数据来说，AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大

（2）AOF开启后，支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低，因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件，当然，每秒一次fsync，性能也还是很高的

如果你要保证一条数据都不丢，也是可以的，AOF的fsync设置成没写入一条数据，fsync一次，那就完蛋了，redis的QPS大降

（3）以前AOF发生过bug，就是通过AOF记录的日志，进行数据恢复的时候，没有恢复一模一样的数据出来。所以说，类似AOF这种较为复杂的基于命令日志/merge/回放的方式，比基于RDB每次持久化一份完整的数据快照文件的方式，更加脆弱一些，容易有bug。不过AOF就是为了避免rewrite过程导致的bug，因此每次rewrite并不是基于旧的指令日志进行merge的，而是基于当时内存中的数据进行指令的重新构建，这样健壮性会好很多。

（4）唯一的比较大的缺点，其实就是做数据恢复的时候，会比较慢，还有做冷备，定期的备份，不太方便，可能要自己手写复杂的脚本去做，做冷备不太合适

# 八、RDB和AOF到底该如何选择 #

（1）不要仅仅使用RDB，因为那样会导致你丢失很多数据

（2）也不要仅仅使用AOF，因为那样有两个问题，第一，你通过AOF做冷备，没有RDB做冷备，来的恢复速度更快; 第二，RDB每次简单粗暴生成数据快照，更加健壮，可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug

（3）综合使用AOF和RDB两种持久化机制，用AOF来保证数据不丢失，作为数据恢复的第一选择; 用RDB来做不同程度的冷备，在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候，还可以使用RDB来进行快速的数据恢复

# 九、配置RDB持久化机制 #

redis.conf文件，也就是/etc/redis/6379.conf，去配置持久化

save 60 1000

每隔60s，如果有超过1000个key发生了变更，那么就生成一个新的dump.rdb文件，就是当前redis内存中完整的数据快照，这个操作也被称之为snapshotting，快照

也可以手动调用save或者bgsave命令，同步或异步执行rdb快照生成

save可以设置多个，就是多个snapshotting检查点，每到一个检查点，就会去check一下，是否有指定的key数量发生了变更，如果有，就生成一个新的dump.rdb文件

# 十、RDB持久化机制的工作流程 #

（1）redis根据配置自己尝试去生成rdb快照文件  
（2）fork一个子进程出来  
（3）子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中  
（4）完成rdb快照文件的生成之后，就替换之前的旧的快照文件

dump.rdb，每次生成一个新的快照，都会覆盖之前的老快照

# 十一、基于RDB持久化机制的数据恢复实验 #

（1）在redis中保存几条数据，立即停掉redis进程，然后重启redis，看看刚才插入的数据还在不在

数据还在，为什么？

带出来一个知识点，通过redis-cli SHUTDOWN这种方式去停掉redis，其实是一种安全退出的模式，redis在退出的时候会将内存中的数据立即生成一份完整的rdb快照

/var/redis/6379/dump.rdb

（2）在redis中再保存几条新的数据，用kill -9粗暴杀死redis进程，模拟redis故障异常退出，导致内存数据丢失的场景

这次就发现，redis进程异常被杀掉，数据没有进dump文件，几条最新的数据就丢失了

（2）手动设置一个save检查点，save 5 1  
（3）写入几条数据，等待5秒钟，会发现自动进行了一次dump rdb快照，在dump.rdb中发现了数据  
（4）异常停掉redis进程，再重新启动redis，看刚才插入的数据还在

# 十二、AOF持久化的配置 #

AOF持久化，默认是关闭的，默认是打开RDB持久化

appendonly yes，可以打开AOF持久化机制，在生产环境里面，一般来说AOF都是要打开的，除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓

打开AOF持久化机制之后，redis每次接收到一条写命令，就会写入日志文件中，当然是先写入os cache的，然后每隔一定时间再fsync一下

而且即使AOF和RDB都开启了，redis重启的时候，也是优先通过AOF进行数据恢复的，因为aof数据比较完整

可以配置AOF的fsync策略，有三种策略可以选择，一种是每次写入一条数据就执行一次fsync; 一种是每隔一秒执行一次fsync; 一种是不主动执行fsync

always: 每次写入一条数据，立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去，性能非常非常差，吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢，那就只能这样了

mysql -> 内存策略，大量磁盘，QPS到多少，一两k。QPS，每秒钟的请求数量  
redis -> 内存，磁盘持久化，QPS到多少，单机，一般来说，上万QPS没问题

everysec: 每秒将os cache中的数据fsync到磁盘，这个最常用的，生产环境一般都这么配置，性能很高，QPS还是可以上万的

no: 仅仅redis负责将数据写入os cache就撒手不管了，然后后面os自己会时不时有自己的策略将数据刷入磁盘，不可控了

# 十三、AOF持久化的数据恢复实验 #

（1）先仅仅打开RDB，写入一些数据，然后kill -9杀掉redis进程，接着重启redis，发现数据没了，因为RDB快照还没生成  
（2）打开AOF的开关，启用AOF持久化  
（3）写入一些数据，观察AOF文件中的日志内容

其实你在appendonly.aof文件中，可以看到刚写的日志，它们其实就是先写入os cache的，然后1秒后才fsync到磁盘中，只有fsync到磁盘中了，才是安全的，要不然光是在os cache中，机器只要重启，就什么都没了

（4）kill -9杀掉redis进程，重新启动redis进程，发现数据被恢复回来了，就是从AOF文件中恢复回来的

redis进程启动的时候，直接就会从appendonly.aof中加载所有的日志，把内存中的数据恢复回来

# 十四、AOF rewrite #

redis中的数据其实有限的，很多数据可能会自动过期，可能会被用户删除，可能会被redis用缓存清除的算法清理掉

redis中的数据会不断淘汰掉旧的，就一部分常用的数据会被自动保留在redis内存中

所以可能很多之前的已经被清理掉的数据，对应的写日志还停留在AOF中，AOF日志文件就一个，会不断的膨胀，到很大很大

所以AOF会自动在后台每隔一定时间做rewrite操作，比如日志里已经存放了针对100w数据的写日志了; redis内存只剩下10万; 基于内存中当前的10万数据构建一套最新的日志，到AOF中; 覆盖之前的老日志; 确保AOF日志文件不会过大，保持跟redis内存数据量一致

redis 2.4之前，还需要手动，开发一些脚本，crontab，通过BGREWRITEAOF命令去执行AOF rewrite，但是redis 2.4之后，会自动进行rewrite操作

在redis.conf中，可以配置rewrite策略

auto-aof-rewrite-percentage 100  
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

比如说上一次AOF rewrite之后，是128mb

然后就会接着128mb继续写AOF的日志，如果发现增长的比例，超过了之前的100%，256mb，就可能会去触发一次rewrite

但是此时还要去跟min-size，64mb去比较，256mb > 64mb，才会去触发rewrite

（1）redis fork一个子进程  
（2）子进程基于当前内存中的数据，构建日志，开始往一个新的临时的AOF文件中写入日志  
（3）redis主进程，接收到client新的写操作之后，在内存中写入日志，同时新的日志也继续写入旧的AOF文件  
（4）子进程写完新的日志文件之后，redis主进程将内存中的新日志再次追加到新的AOF文件中  
（5）用新的日志文件替换掉旧的日志文件

# 十五、AOF破损文件的修复 #

如果redis在append数据到AOF文件时，机器宕机了，可能会导致AOF文件破损

用redis-check-aof –fix命令来修复破损的AOF文件

# 十六、AOF和RDB同时工作 #

（1）如果RDB在执行snapshotting操作，那么redis不会执行AOF rewrite; 如果redis再执行AOF rewrite，那么就不会执行RDB snapshotting  
（2）如果RDB在执行snapshotting，此时用户执行BGREWRITEAOF命令，那么等RDB快照生成之后，才会去执行AOF rewrite  
（3）同时有RDB snapshot文件和AOF日志文件，那么redis重启的时候，会优先使用AOF进行数据恢复，因为其中的日志更完整

# 十七、小实验 #

（1）在有rdb的dump和aof的appendonly的同时，rdb里也有部分数据，aof里也有部分数据，这个时候其实会发现，rdb的数据不会恢复到内存中  
（2）我们模拟让aof破损，然后fix，有一条数据会被fix删除  
（3）再次用fix得aof文件去重启redis，发现数据只剩下一条了

数据恢复完全是依赖于底层的磁盘的持久化的，主要rdb和aof上都没有数据，那就没了

来自龙果学院讲师：中华石杉

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