第五章:Redis持久化-AOF持久化

AOF持久化
AOF全称append only file持久化:以独立日志的方式记录每次 写命令,重启时再重新执行AOF文件中的命令达到恢复数据的目的:
AOF主要作用是解决了数据实时持久化的问题;
使用AOF
开始AOF需要设置appendonly yes,默认不开启。
AOF文件名通过appendonlyname配置,默认文件名为appendonly.aof:
AOF工作流程操作:命令写入(append)、文件同步(sync)、文件重写(rewrite)、重启加载(reload):
  • 所有写入命令会追加到aof_buf缓冲区中
  • AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作
  • 随着AOF文件越来越大,需要定期对AOF文件做重写,达到压缩目的
  • 当Redis服务器重启时,可以加载AOF文件进行数据恢复。
 
命令写入
  • 采用文本协议格式具有更好的兼容性
  • 开始AOF后,所有写入命令都包含追加操作,直接采用协议格式,避免二次处理开销
  • 文本协议具有可读性,方便直接修改和处理
  • AOF通过追加到aof_buf缓冲区的方式,避免了直接追加到硬盘慢的问题,因为缓冲区时内存中的,相对于硬盘有更好的写入速度。另外,Redis可以提供多中缓冲区同步硬盘的策略;
 
文件同步
指缓存区数据同步到AOF文件的过程,有参数appendfsync控制;
  • always:命令写入aof_buf后调用系统fsync操作同步到aof文件
  • everysec:命令写入aof_buf后调用write操作,write完成后线程返回,fsync同步文件操作由专门线程每秒调用一次
  • no:命令写入aof_buf后,调用系统write操作,不对aof文件做fsync同步,同步硬盘操作由操作系统负责,通常同步周期为最长30秒;
 
write操作:触发延迟写机制,Linux在内核提供页缓存区用于提高硬盘IO性能,write操作在写入系统缓冲区后直接返回,同步 硬盘草最依赖于系统调度机制;
fsync操作:针对单个文件操作,比如aof文件,做强制硬盘同步,fsync将阻塞直到写入硬盘完成后返回,保证了数据持久化。
 
重写机制
AOF文件越来越大,Redis提供了重写机制压缩文件体积。
AOF文件重写是把Redis进程内的数据转化为写命令同步到AOF文件的过程;
  • 进程内已经超时的数据不在写入文件
  • 旧的AOF文件含有无效命令,重写使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令;
  • 多条写命令可以合并为一个。为了防止单条命令过大导致客户端缓冲区溢出,对于list、set、hash、zset等类型操作,以64位元素为界拆分为多条。
 
AOF重写后占用更少的空间;
AOF重写后文件更小,被Redis加载速度更快;
 
AOF重写触发过程:
  • 手动触发:调用bgrwriteaof命令
  • 自动触发:使用auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数确定自动触发时机;
auto-aof-rewrite-min-size:表示运行aof重写时文件最小体积,默认64M
auto-aof-rewrite-percentage:代表当前aof文件空间和上一次重写后aof文件空间的比例;
AOF重写流程:
  1. 执行AOF重写命令
  2. 父进程执行fork创建子进程,开销等同于bgsave
  3. 主进程fork进程后,继续响应其他请求,所有写命令依然写入AOF缓冲区并根据appendfsync策略同步到硬盘,保证原有AOF机制正确性;
  4. 由fork操作运用写时复制技术,子进程只能共享fork操作时的内存数据;由于父进程依然响应命令,Redis使用“AOF重写缓冲区”技术保存这部分数据,防止新的AOF文件生成期间丢失这部分数据;
  5. 子进程根据内存快照,按照命令合并规则写入到新的AOF文件,需要控制每次写入量,防止硬盘阻塞;
  6. 新的AOF文件写入完成后,子进程发送信号给父进程,父进程更新统计信息
  7. 父进程把aof重写缓冲区的数据写入到新的aof文件
  8. 使用新的aof文件替换老文件,完成aof重写;
 
重启加载
  1. AOF持久化开启且存在AOF文件时,优先加载aof文件
  2. aof关闭或者aof不存在时,加载rdb文件
  3. 加载aof/rdb文件成功后,redis启动成功
  4. aof/rdb文件存在错误时,redis启动失败并打印错误信息
 
文件校验
aof损坏时,使用redis-check-aof --fix命令进行修复,修复后使用diff -u对比数据的差异,找出丢失的数据,有些可以人工修改补全。

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