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AOF持久化机制的实现
AOF持久化的效率和安全性
AOF文件的载入与数据还原
AOF重写
AOF重写缓冲区
总结

除了RDB持久化功能之外，Redis还提供了AOF ( Append Only File)持久化功能。与RDB持久化通过保存数据库中的键值对来记录数据库状态不同， AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的，如下图所示。
在这里插入图片描述

举个例子：

RDB持久化保存数据库状态的方法是将msg、fruits、numbers三个键的键值对保存到RDB文件中，而AOF持久化保存数据库状态的方法则是将服务器执行的SET、SADD、RPUSH三个命令保存到AOF文件中。

AOF持久化机制的实现

AOF持久化功能的实现可以分为命令追加( append)、文件写人、文件同步( sync)三个步骤。

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（Redis命令请求协议格式）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:
文件写入与文件同步
Redis 的服务器进程就是一个事件循环( loop )，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，而时间事件则负责执行像servercron函数这样需要定时运行的函数。因为服务器在处理文件事件时可能会执行写命令，使得一些内容被追加到aof_buf缓冲区里面，所以在服务器每次结束一个事件循环之前，它都会调用flushAppendonlyFile函数，考虑是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和保存到AOF 文件里面。
这个过程可以用以下代码表示：
flushAppendonlyFile函数的行为由服务器配置的appendfsync选项的值来决定，各个不同值产生的行为如下表所示。

如果用户没有主动为appendfsync选项设置值，那么appendfsync选项的默认值为everysec，关于appendfsync选项的更多信息，请参考Redis项目附带的示例配置文件redis.conf。

AOF持久化的效率和安全性

前面个说了服务器需要配置appendfsync选项的值，而appendfsync选项的值直接决定AOF持久化功能的效率和安全性,详情见下：

当appendfsync的值为always 时，服务器在每个事件循环都要将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，并且同步AOF文件，所以always 的效率是appendfsync选项三个值当中最慢的一个，但从安全性来说，always也是最安全的，因为即使出现故障停机，AOF持久化也只会丢失一个事件循环中所产生的命令数据。
当appendfsync的值为everysec时，服务器在每个事件循环都要将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF 文件，并且每隔一秒就要在子线程中对AOF文件进行一次同步。从效率上来讲，everysec模式足够快，并且就算出现故障停机,数据库也只丢失一秒钟的命令数据。
当appendfsync的值为no时，服务器在每个事件循环都要将aof _buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，至于何时对AOF文件进行同步，则由操作系统控制。因为处于no模式下的flushAppendonlyFile调用无须执行同步操作，所以该模式下的AOF 文件写入速度总是最快的，不过因为这种模式会在系统缓存中积累一段时间的写入数据，所以该模式的单次同步时长通常是三种模式中时间最长的。从平摊操作的角度来看，no模式和everysec模式的效率类似，当出现故障停机时，使用no模式的服务器将丢失上次同步AOF文件之后的所有写命令数据。

AOF文件的载入与数据还原

因为AOF文件里面包含了重建数据库状态所需的所有写命令，所以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。

Redis读取AOF文件并还原数据库状态的详细步骤如下:

创建一个不带网络连接的伪客户端( fake client ):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来执行AOF文件保存的写命令，伪客户端执行命令的效果和带网络连接的客户端执行命令的效果完全一样。
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文件中的所有写命令都被处理完毕为止。

当完成以上步骤之后，AOF文件所保存的数据库状态就会被完整地还原出来。

AOF重写

因为AOF持久化是通过保存被执行的写命令来记录数据库状态的，所以随着服务器运行时间的流逝，AOF 文件中的内容会越来越多，文件的体积也会越来越大，如果不加以控制的话，体积过大的AOF 文件很可能对Redis服务器、甚至整个宿主计算机造成影响，并且AOF文件的体积越大，使用AOF文件来进行数据还原所需的时间就越多。
举个例子：
在这里插入图片描述
那么光是为了记录这个list键的状态，AOF 文件就需要保存六条命令。

对于实际的应用程度来说，写命令执行的次数和频率会比上面的简单示例要高得多，所以造成的问题也会严重得多。

为了解决AOF文件体积膨胀的问题，Redis提供了AOF 文件重写( rewrite)功能。通过该功能，Redis服务器可以创建一个新的AOF文件来替代现有的AOF文件，新旧两个AOF 文件所保存的数据库状态相同，但新AOF文件不会包含任何浪费空间的冗余命令，所以新AOF文件的体积通常会比旧AOF文件的体积要小得多。

AOF文件重写的实现：
虽然 Redis将生成新AOF文件替换旧AOF文件的功能命名为“AOF文件重写”，但实际上，AOF文件重写并不需要对现有的AOF 文件进行任何读取、分析或者写入操作，这个功能是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的。考虑这样一个情况，如果服务器对list键执行了以下命令:
在这里插入图片描述
那么服务器为了保存当前list键的状态，必须在AOF文件中写入六条命令。

如果服务器想要用尽量少的命令来记录list键的状态，那么最简单高效的办法不是去读取和分析现有AOF 文件的内容，而是直接从数据库中读取键list的值，然后用一条RPUSH list “c”"D”"E”"F”"G"命令来代替保存在AOF文件中的六条命令，这样就可以将保存list键所需的命令从六条减少为一条了。

Redis将AOF重写程序放到子进程里执行，这样做可以同时达到两个目的:

子进程进行AOF重写期间，服务器进程（父进程）可以继续处理命令请求。
子进程带有服务器进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以在避免使用锁的情况下，保证数据的安全性。

AOF重写缓冲区

不过，使用子进程也有一个问题需要解决,因为子进程在进行AOF重写期间，服务器进程还需要继续处理命令请求，而新的命令可能会对现有的数据库状态进行修改，从而使得服务器当前的数据库状态和重写后的AOF文件所保存的数据库状态不一致。

为了解决这种数据不一致问题，Redis服务器设置了一个AOF重写缓冲区，这个缓冲区在服务器创建子进程之后开始使用，当Redis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，如图所示。
在这里插入图片描述这也就是说，在子进程执行AOF重写期间，服务器进程需要执行以下三个工作:

执行客户端发来的命令。
将执行后的写命令追加到AOF缓冲区。
将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区。

这样一来可以保证:

AOF缓冲区的内容会定期被写入和同步到AOF 文件，对现有AOF文件的处理工作会如常进行。
从创建子进程开始，服务器执行的所有写命令都会被记录到AOF重写缓冲区里面。

当子进程完成AOF 重写工作之后，它会向父进程发送一个信号，父进程在接到该信号之后,会调用一个信号处理函数，并执行以下工作:

将AOF重写缓冲区中的所有内容写人到新AOF 文件中，这时新AOF文件所保存的数据库状态将和服务器当前的数据库状态一致。
对新的AOF文件进行改名，原子地( atomic）覆盖现有的AOF 文件，完成新旧两个AOF文件的替换。