AOF持久化 - 《Redis设计与实现》读书笔记
AOF持久化：通过保存Redis服务器执行的写命令来记录数据库状态
AOF持久化的实现
AOF持久化的步骤：
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写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区
此步骤由feedAppendOnlyFile函数完成当AOF持久化功能处于打开状态时，服务器在执行完一个命令之后，
会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾 -
将aof_buf中的内容写入到内存缓冲区aof文件 -
同步内存缓冲区的aof文件数据到磁盘的aof文件
步骤2和步骤3由flushAppendOnlyFile函数完成服务器配置
appendfsync选项的值直接决定aof持久化功能的效率和安全性(flushAppendOnlyFile函数的行为)
| appendfsync选项的值 | flushAppendOnlyFile函数的行为 |
|---|---|
| always | 将aof_buf缓冲区中的所有内容写入并同步到AOF文件效率最慢，安全性最强(只会丢失一个事件循环中所产生的命令数据) |
| everysec(默认值) | 将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，如果上次同步AOF文件的时间距离现在超过一秒钟，那么启动一个线程开始对AOF文件进行同步效率足够快，安全性较好(只会丢失一秒的命令数据) |
| no | 将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，由操作系统决定对AOF文件何时进行同步写入速度最快，同步时间最长，安全性较差(丢失上次同步AOF文件之后的所有写命令数据) |
⚠️注意⚠️：
为了提高文件的写入和效率，在操作系统中，当用户调用write函数，
将一些数据写入到文件的时候，操作系统通常会将写入数据暂时保存在一个内存缓冲区里面，
等到缓冲区的空间被填满 或者 超过了指定的时限之后，才真正地将缓冲区中的数据写入到磁盘里面由此导致数据保存在内存缓冲区的数据有可能丢失，
为此，操作系统提供了fsync和fdatasync两个同步函数，
强制让操作系统立即将缓冲区的数据写入到磁盘里面，从而保证数据的安全性
在Linux操作系统中，Redis用fdatasync作为强制同步函数
其余操作系统中，Redis用fsync作为强制同步函数
AOF文件的载入
服务器只要读入并重新执行一遍AOF文件里面保存的写命令，就可以还原服务器关闭之前的数据库状态
读取AOF文件并还原数据库状态的步骤：
-
创建一个不带网络连接的伪客户端
Redis的命令只能在客户端上下文中执行 -
从AOF文件中分析并读取出一条写命令 -
使用伪客户端执行被读出的写命令 -
一直执行步骤2和步骤3，直到AOF文件中给所有的写命令都被处理完毕为止
AOF重写
AOF文件重写
创建一个新的数据库状态相同的AOF文件替代现有的AOF文件，去掉浪费空间的冗余命令，从而新的AOF文件的体积 <= 旧AOF文件体积
实现原因: 为了解决随着服务器运行时间越长，AOF文件体积膨胀的问题，
实现原理: 从数据库中读取键现在的值，然后用一条命令去记录键值对，代替之前记录这个键值对的多条命令
⚠️注意⚠️：
- 为了避免在执行命令时造成客户端输入缓冲区溢出，重写程序在处理列表、哈希表、集合、有序集合这四种可能会带有多个元素的键时，会先检查键所包含的元素数量，如果
键所包含的元素数量超过了src/server.h/AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD常量的值，Redis 6.2版本的值为64，那么重写程序将使用多条命令来记录键的值，而不单单使用一条命令
AOF后台重写
Redis服务器使用单个线程处理命令请求，而AOF文件重写是放在线程中执行，
为了在重写AOF文件期间，服务器可以继续处理命令请求，Redis将AOF重写程序放到子进程里执行
⚠️注意⚠️：
由于Redis将AOF重写程序放到子进程里执行，由此可能导致数据库状态不一致的问题，
所以服务器状态添加了一个server.aof_rewrite_buf_blocks(AOF重写缓冲区)，
这个缓冲区保存服务器创建子进程之后对数据库状态修改的写命令
AOF后台重写的步骤：
- 服务器父进程创建子进程，执行AOF文件重写
子进程开始执行AOF文件重写操作 - 服务器父进程
继续处理客户端发来的命令
子进程执行AOF文件重写... - 服务器父进程将执行后的写命令追加到AOF缓冲区
子进程执行AOF文件重写... - 服务器父进程
将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区
子进程执行AOF文件重写... - 子进程完成AOF文件重写，向服务器父进程发送信号
服务器父进程接到信号，调用信号处理函数 - 服务器父进程
将AOF重写缓冲区的内容追加到AOF文件中
这时新AOF文件所保存的数据库状态和服务器当前的数据库状态保持一致 对新的AOF文件进行改名，原子地覆盖现有的AOF文件，完成新旧两个AOF文件的替换
⚠️注意⚠️：
在整个AOF后台重写过程中过，只有第5～7步会读服务器父进程造成阻塞，这将AOF重写对服务器性能造成的影响降到了最低
源码阅读
- AOF持久化-第一个步骤-命令追加：src/aof.c/feedAppendOnlyFile
- AOF持久化-第二、三个步骤-aof文件的写入与同步：src/aof.c/flushAppendOnlyFile
- AOF文件重写：src/aof.c/rewriteAppendOnlyFile
- AOF文件后台重写：src/aof.c/rewriteAppendOnlyFileBackground
