Redis学习 RDB和AOF两种持久化介绍以及实现

如下笔记以及实验皆出自于 中华石杉大佬的视频教学，我跟着作了实验，而且把课上的笔记整理了一下。

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redis持久化对于灾难恢复的意义

redis有一个持久化的功能，在不少的视频和资料中都有对持久化的介绍，那么持久化对于什么样场景有着重大的意义呢？

故障发生的时候会怎么样

在实际的状况中有着这样的状况，redis忽然挂掉了，进程死了，或者所在的机器没了，遇到了灾难性的故障，由于redis的数据存在内存中

这时候内存中的数据就都没有了，很重要的缓存数据等等，redis会重启，重启以后要费很大的劲去恢复，若是单单把数据放到内存中，

是没有任何办法应对一些灾难性的故障的，因此redis中的持久化是很重要的。再经过按期备份数据，是能够恢复一部分数据的。

意义

在企业级的redis集群架构中，持久化的主要意义就是作灾难恢复，数据恢复。

redis中RDB和AOF两种持久化的介绍

RDB持久化机制，对redis中的数据执行周期性的持久化存储，并且是完整的数据存储。 意思是假如每隔一个小时就存储一份如今redis内存中的所有数据。

AOF机制对每条写入命令做为日志，以append-only的模式写入一个日志文件中，在redis重启的时候，能够经过回放AOF日志中的写入指令来从新构建整个数据集

AOF的机制只对一个AOF日志文件作写入（仅追加 append-only）操做，在liunx系统中，中间会通过os cache而后才会写入磁盘中，AOF文件存放的是redis的写入指令。

假如内存中的数据最多存放1G，那么AOF文件的大小也将会被控制在1G范围以内，当内存中的数据超过1G的时候，AOF会利用一种缓存淘汰算法（LRU） 将最不经常使用的数据清除,而AOF的rewrite操做会基于redis清除后的内存中的数据从新构造一个更小的AOF文件，而后将旧的文件删除。

若是redis挂了，服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了，能够从云服务上拷贝回来以前的数据，放到指定的目录中，而后从新启动redis，redis就会自动根据持久化数据文件中的数据，去恢复内存中的数据，继续对外提供服务 若是同时使用RDB和AOF两种持久化机制，那么在redis重启的时候，会使用AOF来从新构建数据，由于AOF中的数据更加完整。

RDB持久化机制的优势

• RDB会生成多个数据文件，每一个数据文件都表明了某一个时刻中redis的数据，这种多个数据文件的方式，很是适合作冷备，能够将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去，好比说Amazon的S3云服务上去， 在国内能够是阿里云的ODPS分布式存储上，以预约好的备份策略来按期备份redis中的数据

• RDB对redis对外提供的读写服务，影响很是小，可让redis保持高性能，由于redis主进程只须要fork一个子进程，让子进程执行磁盘IO操做来进行RDB持久化便可

• 相对于AOF持久化机制来讲，直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程，更加快速

RDB持久化机制的缺点

• 若是想要在redis故障时，尽量少的丢失数据，那么RDB没有AOF好。通常来讲，RDB数据快照文件，都是每隔5分钟，或者更长时间生成一次，这个时候就得接受一旦redis进程宕机，那么会丢失最近5分钟的数据

• RDB每次在fork子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候，若是数据文件特别大，可能会致使对客户端提供的服务暂停数毫秒，或者甚至数秒，因此通常不要间隔太长时间进行持久化操做。

AOF持久化机制的优势

• AOF能够更好的保护数据不丢失，通常AOF会每隔1秒，经过一个后台线程执行一次fsync操做，最多丢失1秒钟的数据

• AOF日志文件以append-only模式写入，因此没有任何磁盘寻址的开销，写入性能很是高，并且文件不容易破损，即便文件尾部破损，也很容易修复

• AOF日志文件即便过大的时候，出现后台重写操做，也不会影响客户端的读写。由于在rewrite log的时候，会对其中的指导进行压缩，建立出一份须要恢复数据的最小日志出来。再建立新日志文件的时候，老的日志文件仍是照常写入。 当新的merge后的日志文件ready的时候，再交换新老日志文件便可。

• AOF日志文件的命令经过很是可读的方式进行记录，这个特性很是适合作灾难性的误删除的紧急恢复。好比某人不当心用flushall命令清空了全部数据，只要这个时候后台rewrite尚未发生，那么就能够当即拷贝AOF文件， 将最后一条flushall命令给删了，而后再将该AOF文件放回去，就能够经过恢复机制，自动恢复全部数据

AOF持久化机制的缺点

• 对于同一份数据来讲，AOF日志文件一般比RDB数据快照文件更大

• AOF开启后，支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低，由于AOF通常会配置成每秒fsync一第二天志文件，固然，每秒一次fsync，性能也仍是很高的

• 之前AOF发生过bug，就是经过AOF记录的日志，进行数据恢复的时候，没有恢复如出一辙的数据出来。因此说，相似AOF这种较为复杂的基于命令日志/merge/回放的方式，比基于RDB每次持久化一份完整的数据快照文件的方式，更加脆弱一些，容易有bug。 不过AOF就是为了不rewrite过程致使的bug，所以每次rewrite并非基于旧的指令日志进行merge的，而是基于当时内存中的数据进行指令的从新构建，这样健壮性会好不少。

RDB和AOF到底该如何选择

• 不要仅仅使用RDB，由于那样会致使你丢失不少数据

• 也不要仅仅使用AOF，由于那样有两个问题，第一，你经过AOF作冷备，没有RDB作冷备，来的恢复速度更快; 第二，RDB每次简单粗暴生成数据快照，更加健壮，能够避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug

• 综合使用AOF和RDB两种持久化机制，用AOF来保证数据不丢失，做为数据恢复的第一选择; 用RDB来作不一样程度的冷备，在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候，还可使用RDB来进行快速的数据恢复

实现redis持久化

首先实现Redis中的两种持久化，而且作一些实验来测试一下两种持久化是否生效。 AOF持久化，默认是关闭的，默认是打开RDB持久化

配置文件路径以及后面的全部路径都是以我本身的为主。本身的配置文件在哪里本身就在哪去配就能够了，下面的全部的路径都按本身的路径走，不要盲目按照个人来，除非你按照个人环境来搭建的。

RDB持久化

如何配置RDB持久化机制

redis.conf文件，也就是/etc/redis/6379.conf，去配置持久化，

找到如下相似配置项，在vi中使用/save便可查找指定的save字符，:noh取消高亮

save 60 1000

每隔60s，若是有超过1000个key发生了变动，那么就生成一个新的dump.rdb文件，就是当前redis内存中完整的数据快照， 这个操做也被称之为snapshotting(快照)

也能够手动调用save或者bgsave命令，同步或异步执行rdb快照生成

save能够设置多个，就是多个snapshotting检查点，每到一个检查点，就会去check一下，是否有指定的key数量发生了变动，若是有， 就生成一个新的dump.rdb文件

RDB持久化机制的工做流程

• redis根据配置本身尝试去生成rdb快照文件
• fork一个子进程出来
• 子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中
• 完成rdb快照文件的生成以后，就替换以前的旧的快照文件

dump.rdb，每次生成一个新的快照，都会覆盖以前的老快照

基于RDB持久化机制的数据恢复实验

1. 实验1，首先使用命令 redis-cli 进入redis命令行，保存几条数据而且重启redis，看刚刚的数据是否还能查询的到。

$ redis-cli
$ set k1 v1
$ set k2 v2
$ exit
$ redis-cli SHUTDOWN
# 进入/etc/init.d文件下，使用redis_6379脚本重启redis
$ cd /etc/init.d
$ ./redis_6379 start
$ redis-cli
$ get k1
"v1"
$ get k2
"v2"
复制代码

执行以上命令后，能够看到若是正常退出的redis，数据还在，这是由于经过redis-cli SHUTDOWN这种方式去停掉redis，实际上是一种安全退出的模式， redis在退出的时候会将内存中的数据当即生成一份完整的rdb快照

2. 实验2，再次在redis中存入几条数据，此次咱们使用kill -9 暴力杀死redis的进程而且删除/var/run/redis_6379.pid文件后，看是否还能查询到数据

$ set k3 v3
$ set k4 v4
$ exit
# 经过ps -ef | grep redis 查看redis的进程
$ ps -ef | grep redis
$ kill -9 62789
# 必定要注意-rf不会提示你删除，确认好文件后在进行删除
$ rm -rf /var/run/redis_6379.pid 
# 再次重启redis
$ cd /etc/init.d
$ ./redis_6379 start
$ redis-cli
$ get k3
(nil)
$ get k4
(nil)
复制代码

这回保存的新数据都没有了，是由于尚未到配置的检查点的时候，出现了意外，这时候就没法保存rdb文件了，也就丢失了文件，因此这也是RDB的一个缺点。

3. 实验3，设置间隔短的保存点，重启redis进程，而且重复实验2的步骤

$ vi /etc/redis/6379.conf
# 找到save 60 1000相似的设置后添加如下内容保存退出
save 5 1
# 代表每5秒检查一次，只有有一条插入的数据就生成快照文件rdb，即保存了数据。
$ redis-cli SHUTDOWN
$ /etc/init.d/redis_6379 start
# 重复实验2的步骤，插入新的数据
复制代码

实验3代表RDB的持久化经过咱们手动设置，确实保存了内存中的数据，作到了持久化，可是配置中不建议配置间隔这么短的检查点

AOF持久化

AOF持久化，默认是关闭的，默认是打开RDB持久化

如何配置AOF的持久化

在配置文件中找到 appendonly no，设置为 yes 能够打开AOF持久化机制，在生产环境里面，通常来讲AOF都是要打开的， 除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓打开AOF持久化机制以后，redis每次接收到一条写命令，就会写入日志文件中，固然是先写入os cache的， 而后每隔必定时间再fsync一下,并且即便AOF和RDB都开启了，redis重启的时候，也是优先经过AOF进行数据恢复的，由于aof数据比较完整

AOF的fsync策略

在redis的配置文件中找到appendfsync everysec有三种策略提供给咱们使用，默认everysec，也是咱们常用的

• always: 每次写入一条数据，当即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去，性能很是很是差，吞吐量很低; 若是必定要确保说redis里的数据一条都不丢，那就只能这样了

• everysec: 每秒将os cache中的数据fsync到磁盘，这个最经常使用的，生产环境通常都这么配置，性能很高，QPS仍是能够上万的

• no:仅仅redis负责将数据写入os cache就撒手无论了，而后后面os本身会时不时有本身的策略将数据刷入磁盘，不可控了

AOF持久化的数据恢复实验

1. 实验1，先仅仅打开RDB，写入一些数据，而后kill -9杀掉redis进程而且删除/var/run/redis_6379.pid文件，接着重启redis，发现数据没了， 由于RDB快照还没生成，检查点不能过短，不然数据就被保存了，这个就不写命令了，按照上面的RDB实验便可。

2. 实验2，打开AOF的开关，启用AOF的持久化，重启redis进程，写入一些数据，观察AOF文件中的日志内容，kill -9杀掉redis进程，从新启动redis进程， 发现数据被恢复回来了，就是从AOF文件中恢复回来的，它们其实就是先写入os cache的，而后1秒后才fsync到磁盘中，只有fsync到磁盘中了，才是安全的， 要否则光是在os cache中，机器只要重启，就什么都没了，持久化文件咱们配置了在 /var/redis/6379 中

$ vi /etc/redis/6379.conf
appendonly yes
$ redis-cli SHUTDOWN
$ /etc/init.d/redis_6379 start
$ redis-cli
$ set mykey1 k1
$ set mykey2 k2
$ exit
$ ps -ef | grep redis
$ kill -9 32523
$ rm -rf /var/run/redis_6379.pid
$ /etc/init.d/redis_6379 start
$ redis-cli
$ get mykey1
"k1"
$ get mykey2
"k2" 
复制代码

实验证实了，在咱们开启了AOF后，能够在乎外发生的时候正常的保存咱们的数据，而RDB由于没有到达检查点，并无保存咱们的数据， 因此生产环境中咱们有必要把RDB和AOF两种持久化都开启

AOF rewrite操做

redis中的数据其实有限的，不少数据可能会自动过时，可能会被用户删除，可能会被redis用缓存清除的算法清理掉，redis中的数据会不断淘汰掉旧的， 就一部分经常使用的数据会被自动保留在redis内存中

因此可能不少以前的已经被清理掉的数据，对应的写日志还停留在AOF中，AOF日志文件就一个，会不断的膨胀，到很大很大

因此AOF会自动在后台每隔必定时间作rewrite操做，好比日志里已经存放了针对100w数据的写日志了; redis内存只剩下10万; 基于内存中当前的10万数据构建一套最新的日志，到AOF中; 覆盖以前的老日志; 确保AOF日志文件不会过大，保持跟redis内存数据量一致

redis 2.4以前，还须要手动，开发一些脚本，crontab，经过BGREWRITEAOF命令去执行AOF rewrite，可是redis 2.4以后，会自动进行rewrite操做

在redis的配置文件中咱们能够配置rewrite的策略

• auto-aof-rewrite-percentage 100，这个属性表明着百分比，增加的百分比到达100%，就是一倍，基于上一次rewrite后文件的大小
• auto-aof-rewrite-min-size 64mb，这个属性表明增加后的总大小要大于64mb

举例

好比说上一次AOF rewrite以后，是128mb 而后就会接着128mb继续写AOF的日志，若是发现增加的比例，超过了以前的100%，256mb，就可能会去触发一次rewrite 可是此时还要去跟min-size，64mb去比较，256mb > 64mb，才会去触发rewrite

rewrite工做流程

• redis fork一个子进程
• 子进程基于当前内存中的数据，构建日志，开始往一个新的临时的AOF文件中写入日志
• redis主进程，接收到client新的写操做以后，在内存中写入日志，同时新的日志也继续写入旧的AOF文件
• 子进程写完新的日志文件以后，redis主进程将内存中的新日志再次追加到新的AOF文件中
• 用新的日志文件替换掉旧的日志文件

AOF的破损文件的修复

若是redis在append数据到AOF文件时，机器宕机了，可能会致使AOF文件破损

用redis-check-aof --fix命令来修复破损的AOF文件，这个命令存在于redis的安装包下src文件中

这个破损文件的修复就是把文件中最后面不完整命令给删除掉，因此修复也会致使部分数据丢失，可是总好过全部数据所有丢失。

AOF和RDB同时工做

• 若是RDB在执行snapshotting操做，那么redis不会执行AOF rewrite; 若是redis再执行AOF rewrite，那么就不会执行RDB snapshotting
• 若是RDB在执行snapshotting，此时用户执行BGREWRITEAOF命令，那么等RDB快照生成以后，才会去执行AOF rewrite
• 同时有RDB snapshot文件和AOF日志文件，那么redis重启的时候，会优先使用AOF进行数据恢复，由于其中的日志更完整

3. 实验3，

• 在有rdb的dump和aof的appendonly的同时，rdb里也有部分数据，aof里也有部分数据，这个时候其实会发现，rdb的数据不会恢复到内存中
• 咱们模拟让aof破损，手动删除aof文件后面的指令变成不完整，而后fix，有一条数据会被fix删除
• 再次用fix修复后的aof文件去重启redis，发现数据只剩下一条了

为何rdb不会恢复到内存中呢，这是由于redis会优先使用aof文件来恢复数据，因此在有aof文件的状况下，rdb文件是不会被恢复的

总结

整体来讲redis在咱们的项目中做为缓存是很是重要的，为咱们的mysql等数据库分担了不少的压力，而缓存中的数据又是重中之重，因此redis中的持久化对咱们来说就是必需要会的一点知识

这章节讲述了如下几点

• 持久化的意义？

• 对于出现灾难性的意外如何应对？

采用持久化和周期性备份来应对灾难性的出现

• 两种持久化的优劣对比

经过上面的两种的持久化方式来看，数据恢复彻底依赖于底层的磁盘的持久化，若是rdb和aof上都没有数据，或者这两个文件都丢了，那么就真的没有了 因此在有条件的状况下，须要对适合作冷备的rdb文件周期性的备份也算是作最后的防线吧