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玩转 Redis 持久化

SegmentFault思否  · 公众号  · 程序员  · 2019-12-11 12:37

正文

Redis为持久化提供了两种方式:

  • RDB: 在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储。
  • AOF: 记录每次对服务器写的操作,当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据。

本文将通过下面内容的介绍,希望能够让大家更全面、清晰的认识这两种持久化方式,同时理解这种保存数据的思路,应用于自己的系统设计中。

  • 持久化的配置
  • RDB与AOF持久化的工作原理
  • 如何从持久化中恢复数据
  • 关于性能与实践建议




持久化的配置


为了使用持久化的功能,我们需要先知道该如何开启持久化的功能。


RDB的持久化配置


# 时间策略
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# 文件名称
dbfilename dump.rdb

# 文件保存路径
dir /home/work/app/redis/data/

# 如果持久化出错,主进程是否停止写入
stop-writes-on-bgsave-error yes

# 是否压缩
rdbcompression yes

# 导入时是否检查
rdbchecksum yes


配置其实非常简单,这里说一下持久化的时间策略具体是什么意思。

  • save 900 1 表示900s内如果有1条是写入命令,就触发产生一次快照,可以理解为就进行一次备份
  • save 300 10 表示300s内有10条写入,就产生快照

下面的类似,那么为什么需要配置这么多条规则呢? 因为Redis每个时段的读写请求肯定不是均衡的,为了平衡性能与数据安全,我们可以自由定制什么情况下触发备份。 所以这里就是根据自身Redis写入情况来进行合理配置。

stop-writes-on-bgsave-error yes 这个配置也是非常重要的一项配置,这是当备份进程出错时,主进程就停止接受新的写入操作,是为了保护持久化的数据一致性问题。 如果自己的业务有完善的监控系统,可以禁止此项配置, 否则请开启。

关于压缩的配置 rdbcompression yes ,建议没有必要开启,毕竟Redis本身就属于CPU密集型服务器,再开启压缩会带来更多的CPU消耗,相比硬盘成本,CPU更值钱。

当然如果你想要禁用RDB配置,也是非常容易的,只需要在save的最后一行写上: save ""


AOF的配置


# 是否开启aof
appendonly yes

# 文件名称
appendfilename "appendonly.aof"

# 同步方式
appendfsync everysec

# aof重写期间是否同步
no-appendfsync-on-rewrite no

# 重写触发配置
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

# 加载aof时如果有错如何处理
aof-load-truncated yes

# 文件重写策略
aof-rewrite-incremental-fsync yes


还是重点解释一些关键的配置:

appendfsync everysec 它其实有三种模式:

  • always: 把每个写命令都立即同步到aof,很慢,但是很安全
  • everysec: 每秒同步一次,是折中方案
  • no: redis不处理交给OS来处理,非常快,但是也最不安全

一般情况下都采用 everysec 配置,这样可以兼顾速度与安全,最多损失1s的数据。

aof-load-truncated yes 如果该配置启用,在加载时发现aof尾部不正确是,会向客户端写入一个log,但是会继续执行,如果设置为 no ,发现错误就会停止,必须修复后才能重新加载。




工作原理


关于原理部分,我们主要来看RDB与AOF是如何完成持久化的,他们的过程是如何。

在介绍原理之前先说下Redis内部的定时任务机制,定时任务执行的频率可以在配置文件中通过 hz 10 来设置(这个配置表示1s内执行10次,也就是每100ms触发一次定时任务)。 该值最大能够设置为: 500,但是不建议超过: 100,因为值越大说明执行频率越频繁越高,这会带来CPU的更多消耗,从而影响主进程读写性能。

定时任务使用的是Redis自己实现的 TimeEvent,它会定时去调用一些命令完成定时任务,这些任务可能会阻塞主进程导致Redis性能下降。 因此我们在配置Redis时,一定要整体考虑一些会触发定时任务的配置,根据实际情况进行调整。


RDB的原理


在Redis中RDB持久化的触发分为两种: 自己手动触发与Redis定时触发。

针对RDB方式的持久化,手动触发可以使用:

  • save: 会阻塞当前Redis服务器,直到持久化完成,线上应该禁止使用。
  • bgsave: 该触发方式会fork一个子进程,由子进程负责持久化过程,因此阻塞只会发生在fork子进程的时候。

而自动触发的场景主要是有以下几点:

  • 根据我们的 save m n 配置规则自动触发;
  • 从节点全量复制时,主节点发送rdb文件给从节点完成复制操作,主节点会触发 bgsave;
  • 执行 debug reload 时;
  • 执行  shutdown时,如果没有开启aof,也会触发。

由于 save 基本不会被使用到,我们重点看看 bgsave 这个命令是如何完成RDB的持久化的。


这里注意的是 fork 操作会阻塞,导致Redis读写性能下降。 我们可以控制单个Redis实例的最大内存,来尽可能降低Redis在fork时的事件消耗。 以及上面提到的自动触发的频率减少fork次数,或者使用手动触发,根据自己的机制来完成持久化。


AOF的原理


AOF的整个流程大体来看可以分为两步,一步是命令的实时写入(如果是 appendfsync everysec 配置,会有1s损耗),第二步是对aof文件的重写。

对于增量追加到文件这一步主要的流程是: 命令写入=》追加到aof_buf =》同步到aof磁盘。 那么这里为什么要先写入buf在同步到磁盘呢? 如果实时写入磁盘会带来非常高的磁盘IO,影响整体性能。

aof重写是为了减少aof文件的大小,可以手动或者自动触发,关于自动触发的规则请看上面配置部分。 fork的操作也是发生在重写这一步,也是这里会对主进程产生阻塞。

手动触发: bgrewriteaof,自动触发 就是根据配置规则来触发,当然自动触发的整体时间还跟Redis的定时任务频率有关系。

下面来看看重写的一个流程图:


对于上图有四个关键点补充一下:

  1. 在重写期间,由于主进程依然在响应命令,为了保证最终备份的完整性; 因此它依然会写入旧的AOF file中,如果重写失败,能够保证数据不丢失。
  2. 为了把重写期间响应的写入信息也写入到新的文件中,因此也会为子进程保留一个buf,防止新写的file丢失数据。
  3. 重写是直接把当前内存的数据生成对应命令,并不需要读取老的AOF文件进行分析、命令合并。
  4. AOF文件直接采用的文本协议,主要是兼容性好、追加方便、可读性高可认为修改修复。
不能是RDB还是AOF都是先写入一个临时文件,然后通过 rename 完成文件的替换工作。




从持久化中恢复数据


数据的备份、持久化做完了,我们如何从这些持久化文件中恢复数据呢?






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