Redis进阶 - Redis持久化

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单点Redis的问题

数据丢失问题：Redis 是内存存储，服务重启可能会丢失数据。通过实现 Redis 数据持久化解决。
并发能力问题：单节点 Redis 并发能力虽然不错，但是也无法满足如 618 这样的高并发场景。搭建主从集群，实现读写分离解决。
故障恢复问题：如果 Redis 宕机，则服务不可用，需要一种自动的故障恢复手段。利用 Redis 哨兵，实现健康检测和自动恢复。
存储能力问题：Redis 基于内存，单点能存储的数据量难以满足海量数据需求。搭建分片集群，利用插槽机制实现动态扩容。

#RDB持久化

RDB 全称为 Redis Database Backup file （Redis 数据备份文件），也被叫做 Redis 数据快照。简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中。当 Redis 实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。

快照文件称为 RDB 文件，默认是保存在当前运行目录。

save命令：创建 RDB 快照，由 Redis 主进程来执行，会阻塞所有命令。RDB 是需要写入磁盘中，IO 操作较慢。
bgsave命令：开启子进程执行 RDB ，避免主进程受到影响。

Redis 停机时会执行一次 RDB 。

默认情况下会在当前目录生成一个 dump.rdb 的文件，下一次启动 Redis 时，默认会加载这个文件，恢复 Redis 数据。

Redis 内部有触发 RDB 的机制，可以在 redis.conf 文件中找到，格式如下：

<span style="color:#2c3e50"><code>save 900 1      // 900 秒内，如果至少有 1 个 key 被修改，则执行 bgsave
save 300 10     // 300 秒内，如果至少有 10 个 key 被修改，则执行 bgsave
save 60 10000   // 60 秒内，如果至少有 10000 个 key 被修改，则执行 bgsave
save ""         // 表示禁用 RDB

rdbcompression yes  // 是否压缩，建议不开启，压缩也会消耗 CPU ，磁盘空间相对廉价
dbfilename dump.rdb // RDB 文件名称
dir ./              // 文件保存的路径目录
</code></span>

bgsave 开始时会 fork 主进程得到子进程，子进程共享主进程的内存数据。完成 fork 后读取内存数据并写入 RDB 文件。

fork 过程是阻塞的，此时 Redis 无法响应客户端请求。fork 的速度是非常快的，因为 fork 只复制了对应的页表，而不是复制真实的数据，类似于只复制数据的索引。

fork 采用的是 copy-on-write 技术：

当主进程执行读操作时，访问共享内存
当主进程执行写操作时，则会拷贝一份数据，执行写操作。

极端情况

当子进程写新的 RDB 文件时，此时主进程大量修改数据，则需要对数据进行拷贝，当主进程需要对所有的数据都进行修改时，则需要两倍原来的内存，故我们在配置 Redis 服务时，不能将所有的实际内存分配给 Redis ，需要预留一部分缓冲空间。

RDB 持久化小结：

RDB 方式 bgsave 的流程：

fork 主进程得到一个子进程，共享内存空间
子进程读取内存数据并写入新的 RDB 文件
用新的 RDB 文件替换旧的 RDB 文件

RDB 会在什么时候执行？save 60 1000代表什么含义？

默认是在 Redis 服务停止时执行 RDB。
save 60 10000代表60秒内至少执行 1000 次修改则触发 RDB

RDB 的缺点？

RDB 执行间隔时间长，两次 RDB 之间写入数据有丢失的风险
fork 子进程、压缩、写出 RDB 文件都比较耗时

#AOF持久化

AOF 全称为 Append Only File（追加文件）。Redis 处理的每一个写命令都会记录在 AOF 文件，可以看做是命令日志文件。

AOF 默认是关闭的，需要修改 redis.conf 配置文件来开启 AOF

<span style="color:#2c3e50"><code>appendonly yes  // 是否开启 AOF 功能，默认是关闭的
appendfilename "appendonly.aof" // AOF 的文件名称
</code></span>

AOF 的命令记录的频率也可以通过 redis.conf 文件来进行配置：

<span style="color:#2c3e50"><code>appendfsync always      // 表示每执行一次写命令，立刻记录到 AOF 文件中 
appendfsync everysec    // 写命令执行完先放入 AOF 缓冲区，然后每隔 1 秒将缓冲区数据写入到 AOF 文件，是默认方案
appendfsync no          // 写命令执行完先放入 AOF 缓冲区，由操作系统决定何时将缓冲区内容写回磁盘
</code></span>

配置项	刷盘时机	优点	缺点
Always	同步刷盘	可靠性高，几乎不丢数据	性能影响大
everysec	每秒刷盘	性能适中	最多丢失1秒数据
no	操作系统控制	性能最好	可靠性差，可能丢失大量数据

AOF 是记录命令，AOF 文件会比 RDB 文件大很多。而且 AOF 会记录对同一个 key 的多次写操作，但只有最后一次写操作才有意义。通过执行 bgrewriteaof 命令，可以让 AOF 文件执行重写功能，用最少的命令达到相同效果。

Redis 也会在触发阈值时自动去重写 AOF 文件。阈值也可以在 redis.conf 中配置：

<span style="color:#2c3e50"><code>auto-aof-rewrite-percentage 100 // AOF 文件比上次文件增长多少百分比，则触发重写
auto-aof-rewrite-min-size 64mb  // AOF 文件体积最小多大以上才触发重写
</code></span>

#RDB与AOF对比

RDB和AOF各有自己的优缺点，如果对数据安全性要求较高，在实际开发中往往会结合两者来使用。

持久化方式	数据完整性	文件大小	宕机恢复速度	数据恢复优先级	系统资源占用	使用场景
RDB	定时对整个内存做快照	不完整，两次备份之间会丢失	会有压缩，文件体积小	很快	低，因为数据完整性不如AOF	高，大量CPU和内存消耗
AOF	记录每一次执行的命令	相对完整，取决于刷盘策略	记录命令，文件体积很大	慢	高，因为数据完整性更高	低，主要是磁盘IO资源但AOF重写时会占用大量CPU和内存资源