深刻学习 Redis（2）：持久化

前言

在上一篇文章中，介绍了Redis的内存模型，从这篇文章开始，将依次介绍Redis高可用相关的知识——持久化、复制(及读写分离)、哨兵、以及集群。

本文将先说明上述几种技术分别解决了Redis高可用的什么问题；而后详细介绍Redis的持久化技术，主要是RDB和AOF两种持久化方案；在介绍RDB和AOF方案时，不只介绍其做用及操做方法，同时介绍持久化实现的一些原理细节及须要注意的问题。最后，介绍在实际使用中，持久化方案的选择，以及常常遇到的问题等。

1、Redis高可用概述

在介绍Redis高可用以前，先说明一下在Redis的语境中高可用的含义。

咱们知道，在web服务器中，高可用是指服务器能够正常访问的时间，衡量的标准是在多长时间内能够提供正常服务（99.9%、99.99%、99.999% 等等）。可是在Redis语境中，高可用的含义彷佛要宽泛一些，除了保证提供正常服务(如主从分离、快速容灾技术)，还须要考虑数据容量的扩展、数据安全不会丢失等。

在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、复制、哨兵和集群，下面分别说明它们的做用，以及解决了什么样的问题。

持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要做用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
复制：复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在复制基础上实现高可用的。复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操做的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复没法自动化；写操做没法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
哨兵：在复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷：写操做没法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
集群：经过集群，Redis解决了写操做没法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。
2、Redis 持久化概述

持久化的功能：Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了不进程退出致使数据的永久丢失，须要按期将Redis中的数据以某种形式(数据或命令)从内存保存到硬盘；当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此以外，为了进行灾难备份，能够将持久化文件拷贝到一个远程位置。

Redis持久化分为RDB持久化和AOF持久化：前者将当前数据保存到硬盘，后者则是将每次执行的写命令保存到硬盘（相似于MySQL的binlog）；因为AOF持久化的实时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，所以AOF是目前主流的持久化方式，不过RDB持久化仍然有其用武之地。

下面依次介绍RDB持久化和AOF持久化；因为Redis各个版本之间存在差别，如无特殊说明，以Redis3.0为准。

3、RDB持久化

RDB持久化是将当前进程中的数据生成快照保存到硬盘(所以也称做快照持久化)，保存的文件后缀是rdb；当Redis从新启动时，能够读取快照文件恢复数据。

1. 触发条件

RDB持久化的触发分为手动触发和自动触发两种。

1) 手动触发

save命令和bgsave命令均可以生成RDB文件。

save命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件建立完毕为止，在Redis服务器阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。

而bgsave命令会建立一个子进程，由子进程来负责建立RDB文件，父进程(即Redis主进程)则继续处理请求。

此时服务器执行日志以下：

bgsave命令执行过程当中，只有fork子进程时会阻塞服务器，而对于save命令，整个过程都会阻塞服务器，所以save已基本被废弃，线上环境要杜绝save的使用；后文中也将只介绍bgsave命令。此外，在自动触发RDB持久化时，Redis也会选择bgsave而不是save来进行持久化；下面介绍自动触发RDB持久化的条件。

2) 自动触发

save m n

自动触发最多见的状况是在配置文件中经过save m n，指定当m秒内发生n次变化时，会触发bgsave。

例如，查看redis的默认配置文件(Linux下为redis根目录下的redis.conf)，能够看到以下配置信息：

其中save 900 1的含义是：当时间到900秒时，若是redis数据发生了至少1次变化，则执行bgsave；save 300 10和save 60 10000同理。当三个save条件知足任意一个时，都会引发bgsave的调用。

save m n的实现原理

Redis的save m n，是经过serverCron函数、dirty计数器、和lastsave时间戳来实现的。

serverCron是Redis服务器的周期性操做函数，默认每隔100ms执行一次；该函数对服务器的状态进行维护，其中一项工做就是检查 save m n 配置的条件是否知足，若是知足就执行bgsave。

dirty计数器是Redis服务器维持的一个状态，记录了上一次执行bgsave/save命令后，服务器状态进行了多少次修改(包括增删改)；而当save/bgsave执行完成后，会将dirty从新置为0。

例如，若是Redis执行了set mykey helloworld，则dirty值会+1；若是执行了sadd myset v1 v2 v3，则dirty值会+3；注意dirty记录的是服务器进行了多少次修改，而不是客户端执行了多少修改数据的命令。

lastsave时间戳也是Redis服务器维持的一个状态，记录的是上一次成功执行save/bgsave的时间。

save m n的原理以下：每隔100ms，执行serverCron函数；在serverCron函数中，遍历save m n配置的保存条件，只要有一个条件知足，就进行bgsave。对于每个save m n条件，只有下面两条同时知足时才算知足：

（1）当前时间-lastsave > m

（2）dirty >= n