【Redis学习笔记(七)】之 AOF持久化详解

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老规矩–妹妹镇楼:

一. AOF持久化

(一) 概述

       除了RDB持久化功能,Redis还提供了AOF持久化功能,通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态。被写入AOF文件的所有命令都是以Redis的命令请求协议格式保存的,服务器在启动时,可以通过载入和执行AOF文件中保存的命令来还原服务器关闭之前的数据库状态。

(二) AOF持久化的实现

       实现分为命令追加,文件写入,文件同步三个步骤。

1. 命令追加

       当AOF持久化功能处于打开状态时,服务器在执行完一个写命令之后,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。


2. 写入与同步

       Redis的服务器进程近视一个事件循环,这个循环中的文件事件负责接收客户端的命令请求,以及向客户端发送命令回复,而时间事件负责执行像serverCron函数这样需要定时运行的函数。服务器在每次结束一个事件循环之前,都会调用flushAppendOnlyFile函数,考虑是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和被保存到AOF文件中,判断依据是服务器配置的appendfsync选项,该选项可能有三个值,默认是everysec:

(1) 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,但是最安全,最多丢失一个时间循环中的命令数据。


(2) everysec

       将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件中,如果上次同步AOF文件的时间距离现在超过1s,那么再次对AOF文件进行同步。最多丢失一秒钟的命令数据。


(3) no

       将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件中,但不对AOF文件进行同步。会丢失上次同步AOF文件之后的所有写命令数据。


(三) AOF文件的载入和还原

       Redis读取AOF文件并还原数据库状态的步骤如下:

       1. 创建一个不带网络连接的伪客户端,因为Redis的命令只能在客户端上下文中执行,而载入AOF文件时所使用的命令直接来源于AOF文件而不是网络连接,所以服务器使用了一个没有网络连接的伪客户端。

       2. 从AOF文件中分析并读取一条写命令

       3. 使用伪客户端执行被读出的写命令

       4. 重复上述步骤,直到所有命令都被读取出来。


(四) AOF重写

1. 概述

       随着服务器运行时间流逝,AOF文件中的内容会越来越多,文件的体积也会越来越大,如果不控制的话,会对Redis服务器以及宿主机造成影响。因此,为了解决AOF文件体积膨胀的问题,Redis提供了AOF文件重写功能,服务器会创建一个新的AOF文件来替代现有的AOF文件,两个AOF文件保存的数据库状态相同,但新的AOF文件中不会包含浪费空间的冗余命令,所以体积更小。


2. 实现

       实际上,AOF重写不需要对现有的AOF文件进行任何读取,分析,写入操作,它是通过直接读取当前的数据库状态实现的。如之前的AOF文件中记录了对一个键的5条写入命令,那么新的AOF文件直接记录最新的一个写入命令即可,这就减少了AOF文件的体积。为了避免在执行命令时造成客户端输入缓冲区溢出,重写程序会先检查键所包含的元素数量,如果过多将使用多条命令来记录键的值。


3. AOF后台重写

       AOF重写程序aof_rewrite函数可以完成创建一个新的AOF文件的任务,但是这个函数会进行大量的写入操作,所以调用这个函数的线程会被长时间阻塞。由于Redis服务器采用单线程来处理命令请求,所以将AOF重写程序放到子进程中执行,使得父进程继续处理命令请求。但是这样在进行重写的过程中,父进程对数据库状态的修改可能就会导致与重写后的AOF文件状态不一致。

       为了解决这个问题,Redis服务器设置了一个AOF重写缓冲区,在服务器创建子进程之后开始使用,当服务器执行完一个写命令之后,它会同时将这个写命令发送给AOF缓冲区和AOF重写缓冲区,AOF缓冲区中的内容会被定期写入和同步到AOF文件中,而当子进程完成AOF重写工作后,它会向父进程发送一个信号,父进程在接收到信号后,会调用一个信号处理函数,将AOF重写缓冲区中的内容写入到新的AOF文件中,这时的新AOF文件数据库状态与当前的数据库是一致的。对新的AOF文件改名,覆盖原AOF文件。

       在整个AOF后台重写过程中,只有信号处理函数会对服务器进程阻塞,其他时候,AOF后台重写都不会阻塞父进程,将AOF重写对服务器性能的影响降到最低。这也是BGREWRITEAOF命令的实现原理。

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