Redis持久化机制
Redis是内存数据库，但一旦服务器宕机，内存中的数据将全部丢失。作为缓存，虽然可以从慢速数据库重新读取数据，但是也会增加慢速数据库压力。
所以选择数据持久化方式，避免从后端数据库中进行恢复
3 种持久化方式
- AOF：只追加文件（Append-Only File）
- RDB：快照（snapshotting）
- RDB 和 AOF 的混合持久化(Redis 4.0 新增)
AOF
好处
- 写后日志。先执行命令，把数据写入内存，然后才记录日志。对比写前日志（Write Ahead Log, WAL），写后日志通过先执行命令避免出现记录错误命令的情况。
- 不会阻塞当前的写操作。
风险
- 刚执行完一个命令，还没有来得及记日志就宕机。无法通过日志进行恢复
- 避免了对当前命令的阻塞，但可能会给下一个操作带来阻塞风险。AOF 日志也是在主线程中执行的，如果在把日志文件写入磁盘时，磁盘写压力大，就会导致写盘很慢，进而导致后续的操作也无法执行了。
AOF三种日志写回策略
解决AOP风险的关键是控制一个写命令执行完后 AOF 日志写回磁盘的时机。在避免主线程阻塞和减少数据丢失寻找一个平衡。
appendfsync配置项
- Always，同步写回：每个写命令执行完，立马同步地将日志写回磁盘；
- 基本不丢数据，但会影响主线程性能
- Everysec，每秒写回：每个写命令执行完，只是先把日志写到 AOF 文件的内存缓冲区，每隔一秒把缓冲区中的内容写入磁盘；
- 最多丢失上1秒内的数据，主线程性能得到较好释放
- No，操作系统控制的写回：每个写命令执行完，只是先把日志写到 AOF 文件的内存缓冲区，由操作系统决定何时将缓冲区内容写回磁盘
- 主线程性能很高，但回写不由Redis控制，较可能数据丢失
如何选择
根据系统对高性能和高可靠性的要求，来选择使用哪种写回策略
- 想要获得高性能，就选择 No 策略
- 如果想要得到高可靠性保证，就选择 Always 策略
- 如果允许数据有一点丢失，又希望性能别受太大影响的话，那么就选择 Everysec 策略
日志文件过大问题
日志文件过大带来性能问题
- 文件系统本身对文件大小有限制，无法保存过大的文件
- 文件太大，之后再往里面追加命令记录的话，效率也会变低
- 发生宕机，AOF 中记录的命令要一个个被重新执行，用于故障恢复，如果日志文件太大，整个恢复过程就会非常缓慢，这就会影响到 Redis 的正常使用
AOF 重写机制
- 在重写时，Redis 根据数据库的现状创建一个新的 AOF 文件。读取数据库中的所有键值对，然后对每一个键值对用一条命令记录它的写入。
- 具有“多变一”功能，旧日志文件中的多条命令，在重写后的新日志中变成了一条命令。
一个拷贝，两处日志
虽然 AOF 重写后，日志文件会缩小，但是，要把整个数据库的最新数据的操作日志都写回磁盘，仍然是一个非常耗时的过程。
和 AOF 日志由主线程写回不同，重写过程是由后台子进程 bgrewriteaof 来完成的，这也是为了避免阻塞主线程，导致数据库性能下降
- 一个拷贝：每次执行重写时，主线程 fork 出后台的 bgrewriteaof 子进程。此时，fork 会把主线程的内存拷贝一份给 bgrewriteaof 子进程，这里面就包含了数据库的最新数据。然后，bgrewriteaof 子进程就可以在不影响主线程的情况下，逐一把拷贝的数据写成操作，记入重写日志。
- 第一处日志：因为主线程未阻塞，仍然可以处理新来的操作。此时，如果有写操作，第一处日志就是指正在使用的 AOF 日志，Redis 会把这个操作写到它的缓冲区。这样一来，即使宕机了，这个 AOF 日志的操作仍然是齐全的，可以用于恢复。
- 第二处日志：指新的 AOF 重写日志。这个操作也会被写到重写日志的缓冲区。这样，重写日志也不会丢失最新的操作。等到拷贝数据的所有操作记录重写完成后，重写日志记录的这些最新操作也会写入新的 AOF 文件，以保证数据库最新状态的记录。此时，我们就可以用新的 AOF 文件替代旧文件了。
AOF非阻塞的重写过程
- 每次 AOF 重写时，Redis 会先执行一个内存拷贝，用于重写；然后，使用两个日志保证在重写过程中，新写入的数据不会丢失。而且，因为 Redis 采用额外的线程进行数据重写，所以，这个过程并不会阻塞主线程。
AOF小结
- AOF通过逐一记录操作命令，在恢复时再逐一执行命令的方式，保证了数据的可靠性。
- 考虑到对 Redis 性能的影响，它提供了 AOF 日志的三种写回策略，分别是 Always、Everysec 和 No，这三种策略在可靠性上是从高到低，而在性能上则是从低到高。三种写回策略体现了系统设计中的一个重要原则 ，即 trade-off，或者称为“取舍”，指的就是在性能和可靠性保证之间做取舍。
- 避免日志文件过大，Redis 还提供了 AOF 重写机制，直接根据数据库里数据的最新状态，生成这些数据的插入命令，作为新日志。就是一个拷贝，两处日志。
- 落盘时机和重写机制都是在“记日志”这一过程中发挥作用。落盘时机的选择可以避免记日志时阻塞主线程，重写可以避免日志文件过大。
- AOF的问题在于当使用AOF日志进行故障恢复时，Redis 的单线程设计使得命令操作只能一条一条按顺序执行，这个“重放”的过程就会很慢。
RDB
- 内存快照，就是把某一时刻的状态以文件的形式写到磁盘上，即使宕机，快照文件也不会丢失，数据的可靠性也就得到了保证。这个快照文件就称为 RDB 文件，其中，RDB 就是 Redis DataBase 的缩写。
两个问题
- 如何取景？也就是说，我们打算把哪些人、哪些物拍到照片中；对应问题是对哪些数据做快照，这关系到快照的执行效率问题；
- 在按快门前，要记着提醒朋友不要乱动，否则拍出来的照片就模糊了。对应问题是做快照时，数据还能被增删改吗？这关系到 Redis 是否被阻塞，能否同时正常处理请求。
给哪些内存数据做快照？
数据越多，RDB 文件就越大，往磁盘上写数据的时间开销就越大。RDB 文件的生成是否会阻塞主线程，这就关系到是否会降低 Redis 的性能。
两个命令来生成 RDB 文件
- save：在主线程中执行，会导致阻塞；
- bgsave：创建一个子进程，专门用于写入 RDB 文件，避免了主线程的阻塞，这也是 Redis RDB 文件生成的默认配置。
快照时数据能修改吗?
- 避免阻塞和正常处理写操作并不是一回事。为了快照而暂停写操作，肯定是不能接受的
- COW(Copy-On-Write)：写时复制技术。在执行快照的同时，正常处理写操作
Copy-On-Write
- bgsave 子进程是由主线程 fork 生成的，可以共享主线程的所有内存数据
- bgsave 子进程运行后，开始读取主线程的内存数据，并把它们写入 RDB 文件。
如果主线程对这些数据也都是读操作（例如图中的键值对 A），那么，主线程和 bgsave 子进程相互不影响。但是，如果主线程要修改一块数据（例如图中的键值对 C），那么，这块数据就会被复制一份，生成该数据的副本（键值对 C’）。然后，主线程在这个数据副本上进行修改。同时，bgsave 子进程可以继续把原来的数据（键值对 C）写入 RDB 文件
可以每秒做一次快照吗？
快照间隔时间可以决定宕机时丢失数据的多少。
一方面，频繁的执行全量快照，会给磁盘带来很大压力，多个快照竞争有限的磁盘带宽，前一个快照还没有做完，后一个又开始做了，容易造成恶性循环。
另一方面，bgsave 子进程需要通过 fork 操作从主线程创建出来。虽然，子进程在创建后不会再阻塞主线程，但是，fork 这个创建过程本身会阻塞主线程，而且主线程的内存越大，阻塞时间越长。如果频繁 fork 出 bgsave 子进程，这就会频繁阻塞主线程了（所以，在 Redis 中如果有一个 bgsave 在运行，就不会再启动第二个 bgsave 子进程）。
通过增量快照来解决问题
增量快照
- 做了一次全量快照后，后续的快照只对修改的数据进行快照记录，这样可以避免每次全量快照的开销。
混合使用 AOF 日志和RDB内存快照
- 内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用 AOF 日志记录这期间的所有命令操作。快照不用很频繁地执行，这就避免了频繁 fork 对主线程的影响。AOF 日志也只用记录两次快照间的操作，也就是说，不需要记录所有操作了，因此，就不会出现文件过大的情况了，也可以避免重写开销。
AOF 和 RDB 的选择
- 数据不能丢失时，内存快照和 AOF 的混合使用是一个很好的选择；
- 如果允许分钟级别的数据丢失，可以只使用 RDB；
- 如果只用 AOF，优先使用 everysec 的配置选项，因为它在可靠性和性能之间取了一个平衡。
总结
- AOF日志通过写后日志，带来的好处是尽可能的纪录操作，减少数据丢失。带来的问题就是AOF日志文件过大，对主线程造成压力和损耗
- AOF重写日志通过合并命令，解决了AOF日志文件过大的问题。留存的问题就是当故障恢复时，因为Redis的单线程处理，重放的过程较慢
- RDB快照通过生成RDB文件直接读入内存，解决了AOF日志文件重放慢的问题。带来的问题就是RDB文件的生成频率太慢会丢失数据，生成频率太快给磁盘带来很大压力，同时fork出bgsave子进程也会对主线程造成阻塞。
- 增量快照通过只对修改的数据进行快照记录，这样可以避免每次全量快照的开销。借助AOF日志来记录增量。
- 混合使用 AOF 日志和RDB内存快照，既能享受到 RDB 文件快速恢复的好处，又能享受到 AOF 只记录操作命令的简单优势
