Redis系列3-持久化机制
Redis是内存数据库，宕机后数据会消失。为了重启后快速恢复数据，Redis提供持久化机制
Redis有两种持久化方式：RDB和AOF
RDB，即 Redis DataBase：把 Redis 服务器中内存的数据保存到一个 dump 文件中，数据的集合
AOF，即 Append-only file：把所有对 Redis 服务器进行修改的命令保存到一个 aof 文件中，命令的集合
RDB
RDB，即 Redis 的内存快照，它是在某一个时间点将 Redis 的内存数据全量写入一个临时文件，当写入完成后，用该临时文件替换上一次持久化生成的文件，这样就完成了一次持久化过程
触发过程
RDB 持久化触发分为手动和自动两种方式，其中手动方式有两种：save 命令和 bgsave 命令。
手动触发方式
- save 命令：阻塞 Redis 服务，直到整个 RDB 持久化完成。我们知道 RDB 是全量持久化，如果内存的数据量大，则造成长时间的阻塞，这样势必会影响业务。所以一般不推荐采用这种方式。
- bgsave 命令：该模式下的 RDB 持久化由子进程完成.Redis 进程接收到该命令后，会 fork 操作创建一个子进程,持久化过程有子进程完成。Redis 服务阻塞只会发生在 fork 阶段，而且该阶段时间过程一般都会很短。其流程如下：
- 客户端发送 bgsave 命令，Redis 进程首先判断当前是否存在其他子进程在执行操作，如 RDB 或者 AOF 子进程，如果有，则立刻返回，否则执行 2。
- Redis 父进程执行 fork 操作创建子进程，在 fork 操作过程中父进程会阻塞。
- Redis 父进程 fork 操作完成后，bgsave 命令返回 Background saving started 信息并不再阻塞 Redis 父进程，可以继续响应其他命令了。
- fork 的子进程则根据 Redis 父进程的内存数据生成 RDB 文件，完成后替换原有的 RDB 文件。同时，发送信号给 Redis 父进程表示 RDB 操作已完成，父进程则更新统计信息。
自动触发方式
save m n
该方式在 redis.conf 中进行了说明，m 表示“间隔时间”，n 表示 “变更次数”，只有同时符合这两个条件才会触发，否则“变更次数”会被继续累加到下一个“间隔时间”上。同时，该方式也不会阻塞。这个可以认为是 bgsave 的自动触发过程。
RDB数据恢复
RDB 文件的载入工作是在服务器启动时自动加载的，如果在 Redis 服务器中没有设置 AOF ，那么 Redis 服务器在启动是就会检测 RDB 文件（redis-check-rdb 命令），并自动载入。在载入期间，Redis 服务器会一直处于阻塞状态，直到完成为止。如果载入的 RDB 文件损坏了，则会载入失败，Redis 服务会启动失败，我们可以通过 redis-check-rdb 来完成对 RDB 文件的检测和修复。
RDB优缺点
优点
- 由于 RDB 文件是一个非常紧凑的二进制文件，所以加载的速度回快于 AOF 方式
- fork 子进程方式，不会阻塞
- RDB 文件代表着 Redis 服务器的某一个时刻的全量数据，所以它非常适合做冷备份和全量复制的场景
缺点
- 没办法做到实时持久化，会存在丢数据的风险。定时执行持久化过程，如果在这个过程中服务器崩溃了，则会导致这段时间的数据全部丢失
AOF
RDB 最大的问题就在于他提供的持久化策略是不安全的，不适合做实时持久化，所以 Redis 提供了第二套持久化方式：AOF 来解决这个问题。
AOF 即 append only file，它是将每一行对 Redis 数据进行修改的命令以独立日志的方式存储起来。由于 Redis 是将“操作 + 数据” 以格式化的方式保存在日志文件中，他代表了这段时间所有对 Redis 数据的的操作过程，所以在数据恢复时，我们可以直接 replay 该日志文件，即可还原所有操作过程，达到恢复数据的目的。它的主要目的是解决了数据持久化的实时性。
AOF 默认关闭，需要在配置文件 redis.conf 中开启，appendonly yes。与 AOF 相关的配置如下：
## aof功能的开关，默认为“no”，修改为 “yes” 开启
## 只有在“yes”下，aof重写/文件同步等特性才会生效
appendonly no
## 指定aof文件名称
appendfilename appendonly.aof
## 指定aof操作中文件同步策略，有三个合法值：always everysec no,默认为everysec
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no
##在aof-rewrite期间，appendfsync是否暂缓文件同步，"no"表示“不暂缓”，“yes”表示“暂缓”，默认为“no”
no-appendfsync-on-rewrite no
## aof文件rewrite触发的最小文件尺寸(mb,gb),只有大于此aof文件大于此尺寸是才会触发rewrite，默认“64mb”，建议“512mb”
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
## 相对于“上一次”rewrite，本次rewrite触发时aof文件应该增长的百分比。
## 每一次rewrite之后，redis都会记录下此时“新aof”文件的大小(例如A)，那么当aof文件增长到A*(1 + p)之后
## 触发下一次rewrite，每一次aof记录的添加，都会检测当前aof文件的尺寸。
auto-aof-rewrite-percentage 100
AOF执行流程
AOF 总共分为三个流程
- 命令写入
- 文件同步
- 文件重写
命令写入
Redis 在命令写入时，将缓冲区 aof_buf引用进来了。我们知道 Redis 是单线程的，如果每次 append aof 文件命令都直接追加到硬盘，那么性能完全取决于当前硬盘的负载，性能肯定会受到一些影响，所以将命令先写入到 aof_buf 中。这样做还有一个目的，那就 Redis 可以提供多种同步策略，让用户在性能和安全方面做出平衡。
文件同步
命令写入到缓冲区，然后根据不同的策略刷到硬盘中。Redis 提供提供了三种不同的同步策略：always everysec no，由 appendfsync 控制。
| 策略 | always | everysec | no |
|---|---|---|---|
| 行为 | 每条命令fsync到硬盘 | 每秒把缓冲区fsybc到硬盘 | OS决定什么时候来把缓冲区的命令写到硬盘 |
| 特点 | 不丢失数据，IO开销大，硬盘压力 | 可能会丢失某一秒的数据 | 不用管，不可控 |
always:每天命令都会同步至硬盘，是最安全的方式，但是对 IO 开支大，硬盘压力大，无法满足 Redis 高性能的要求，所以我们一般不推荐这种策略。如果对数据安全性要求这么高，其实可以选择关系型数据库。everyesc：每秒同步一次，算是一种比较中庸的选择方式，也是 Redis 推荐的方式，但是如果遇到服务器故障，可能会丢失最近一秒的记录 。no：Redis 服务并不会直接参与同步，而是将控制权交个操作系统，操作系统会根据系统实际情况来触发同步，不可控。
文件重写
随着命令的不断写入，AOF 文件会越来越庞大，直接的影响就是导致“数据恢复”时间延长，而且有些历史的操作是可以废弃的（比如超时、del等等），为了解决这些问题，Redis 提供了 “文件重写”功能，该功能有以下两种方式触发。
-
手动触发：
bgrewriteaof命令 -
自动触发：由
auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数来确定自动触发时机。
auto-aof-rewrite-min-size：运行 AOF 重写时文件最小体积
auto-aof-rewrite-percentage：代表当前 AOF 文件空间（aof_current_size）和上一次重写后AOF文件空间（aof_base_size）的比值 -
触发时机 = 当前 AOF 文件空间 > AOF 重写时文件最小体积
重写 AOF 文件最直观的表现是导致 AOF 文件减小，重写时，Redis 主要做了如下几件事情让 AOF 文件减小：
- 已过期的数据不在写入文件。
- 保留最终命令。例如 set key1 value1、set key1 value2、....set key1 valuen，类似于这样的命令，只需要保留最后一个即可。
- 删除无用的命令。例如 set key1 valuel;del key1,这样的命令也是可以不用写入文件中的。
- 多条命令合并成一条命令。例如 lpush list a、lpush list b、lpush list c，可以转化为 lpush list a b c
AOF 的优缺点
优点
- 相比于 RDB，AOF 更加安全，默认同步策略为 everysec 即每秒同步一次，所以顶多我们就失去一秒的数据（其实不止一秒，这个话题我们后面分析）。
- 根据关注点不同，AOF 提供了不同的同步策略，我们可以根据自己的需求来选择。
- AOF 文件是以 append-only 方式写入，相比如 RDB 全量写入的方式，它没有任何磁盘寻址的开销，写入性能非常高。
缺点
- 由于 AOF 日志文件是命令级别的，所以相比于 RDB 紧致的二进制文件而言它的加载速度会慢些。
- AOF 开启后，支持的写 QPS 会比 RDB 支持的写 QPS 低。
