关于Redis持久化

时间 2019-12-17

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Redis有两种持久化的方式：快照（RDB文件）和追加式文件（AOF文件）html

RDB持久化方式是在一个特定的间隔保存某个时间点的一个数据快照。linux
AOF（Append only file）持久化方式则会记录每个服务器收到的写操做。数据回复时，这些记录的操做会逐条执行从而重建出原来的数据。写操做命令记录的格式跟Redis协议一致，以追加的方式进行保存。redis

Redis的持久化是能够禁用的，两种方式的持久化是能够同时存在的，可是当Redis重启时，AOF文件会被优先用于重建数据。数据库

1、RDB

RDB就是Snapshot存储，是默认的持久化方式。按照必定的策略周期性的将数据保存到磁盘。对应产生的数据文件为dump.rdb，经过配置文件中的save参数来定义快照的周期。Redis支持将当前数据的快照存成一个数据文件实现持久化。而一个持续写入的数据库如何生成快照呢。Redis借助了fork命令的copy on write机制。在生成快照时，将当前进程fork出一个子进程，而后在子进程中循环全部的数据，将数据写成为RDB文件。缓存

Client 也可使用save或者bgsave命令通知redis作一次快照持久化。save操做是在主线程中保存快照的，因为redis是用一个主线程来处理全部 client的请求，这种方式会阻塞全部client请求，因此不推荐使用。另外一点须要注意的是，每次快照持久化都是将内存数据完整写入到磁盘一次，并不是增量的只同步脏数据。若是数据量大的话，并且写操做比较多，必然会引发大量的磁盘io操做，可能会严重影响性能。安全

Redis的RDB文件不会坏掉，由于其写操做是在一个新进程中进行的。当生成一个新的RDB文件时，Redis生成的子进程会先将数据写到一个临时文件中，而后经过原子性rename系统调用将临时文件重命名为RDB文件。这样在任什么时候候出现故障，Redis的RDB文件都老是可用的。而且Redis的RDB文件也是Redis主从同步内部实现中的一环bash

主从同步

第一次Slave向Master同步的实现是：服务器

Slave向Master发出同步请求，Master先dump出rdb文件，而后将rdb文件全量传输给slave，而后Master把缓存的命令转发给Slave，初次同步完成。app

第二次以及之后的同步实现是：工具

Master将变量的快照直接实时依次发送给各个Slave。但无论什么缘由致使Slave和Master断开重连都会重复以上两个步骤的过程。

Redis的主从复制是创建在内存快照的持久化基础上的，只要有Slave就必定会有内存快照发生。

工做原理

Redis调用fork()，产生一个子进程。
父进程继续处理client请求，子进程把内存数据写到一个临时的RDB文件。因为os的写时复制机制（copy on write)父子进程会共享相同的物理页面，当父进程处理写请求时os会为父进程要修改的页面建立副本，而不是写共享的页面。因此子进程的地址空间内的数据是fork时刻整个数据库的一个快照。
当子进程将快照写入临时文件完毕后，用临时文件替换原来的快照文件，而后子进程退出

优势

RDB文件是一个很简洁的单文件，它保存了某个时间点的Redis数据，很适合用于作备份。你能够设定一个时间点对RDB文件进行归档，这样就能在须要的时候很轻易的把数据恢复到不一样的版本。
RDB很适合用于灾备。单文件很方便就能传输到远程的服务器上。
RDB的性能很好，须要进行持久化时，主进程会fork一个子进程出来，而后把持久化的工做交给子进程，本身不会有相关的I/O操做。
比起AOF，在数据量比较大的状况下，RDB的启动速度更快。

缺点

RDB容易形成数据的丢失。假设每5分钟保存一次快照，若是Redis由于某些缘由不能正常工做，那么从上次产生快照到Redis出现问题这段时间的数据就会丢失了。
RDB使用fork()产生子进程进行数据的持久化，若是数据比较大的话可能就会花费点时间，形成Redis中止服务几毫秒。若是数据量很大且CPU性能不是很好的时候，中止服务的时间甚至会到1秒。

文件路径和名称

默认Redis会把快照文件存储为当前目录下一个名为dump.rdb的文件。要修改文件的存储路径和名称，能够经过修改配置文件redis.conf实现：

# RDB文件名，默认为dump.rdb。
dbfilename dump.rdb

# 文件存放的目录，AOF文件一样存放在此目录下。默认为当前工做目录。
dir ./

保存点（RDB的启用和禁用）

你能够配置保存点，使Redis若是在每N秒后数据发生了M次改变就保存快照文件。例以下面这个保存点配置表示每60秒，若是数据发生了1000次以上的变更，Redis就会自动保存快照文件：

save 60 1000

保存点能够设置多个，Redis的配置文件就默认设置了3个保存点：

# 格式为：save <seconds> <changes>
# 能够设置多个。
save 900 1 #900秒后至少1个key有变更
save 300 10 #300秒后至少10个key有变更
save 60 10000 #60秒后至少10000个key有变更

若是想禁用快照保存的功能，能够经过注释掉全部"save"配置达到，或者在最后一条"save"配置后添加以下的配置：

save ""

错误处理

默认状况下，若是Redis在后台生成快照的时候失败，那么就会中止接收数据，目的是让用户能知道数据没有持久化成功。可是若是你有其余的方式能够监控到Redis及其持久化的状态，那么能够把这个功能禁止掉。

stop-writes-on-bgsave-error yes

数据压缩

默认Redis会采用LZF对数据进行压缩。若是你想节省点CPU的性能，你能够把压缩功能禁用掉，可是数据集就会比没压缩的时候要打。

rdbcompression yes

数据校验

从版本5的RDB的开始，一个CRC64的校验码会放在文件的末尾。这样更能保证文件的完整性，可是在保存或者加载文件时会损失必定的性能（大概10%）。若是想追求更高的性能，能够把它禁用掉，这样文件在写入校验码时会用0替代，加载的时候看到0就会直接跳过校验

rdbchecksum yes

手动生成快照

Redis提供了两个命令用于手动生成快照。

SAVE

SAVE命令会使用同步的方式生成RDB快照文件，这意味着在这个过程当中会阻塞全部其余客户端的请求。所以不建议在生产环境使用这个命令，除非由于某种缘由须要去阻止Redis使用子进程进行后台生成快照（例如调用fork(2)出错）。

BGSAVE

BGSAVE命令使用后台的方式保存RDB文件，调用此命令后，会马上返回OK返回码。Redis会产生一个子进程进行处理并马上恢复对客户端的服务。在客户端咱们可使用LASTSAVE命令查看操做是否成功。

127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started
127.0.0.1:6379> LASTSAVE
(integer) 1433936394

配置文件里禁用了快照生成功能不影响SAVE和BGSAVE命令的效果。

2、AOF

快照并非很可靠。若是服务器忽然Crash了，那么最新的数据就会丢失。而AOF文件则提供了一种更为可靠的持久化方式。每当Redis接受到会修改数据集的命令时，就会把命令追加到AOF文件里，当你重启Redis时，AOF里的命令会被从新执行一次，重建数据

原理

redis调用fork ，如今有父子两个进程
子进程根据内存中的数据库快照，往临时文件中写入重建数据库状态的命令
父进程继续处理client请求，除了把写命令写入到原来的aof文件中。同时把收到的写命令缓存起来。这样就能保证若是子进程重写失败的话并不会出问题
当子进程把快照内容写入已命令方式写到临时文件中后，子进程发信号通知父进程。而后父进程把缓存的写命令也写入到临时文件
如今父进程可使用临时文件替换老的aof文件，并重命名，后面收到的写命令也开始往新的aof文件中追加

优势

比RDB可靠。你能够制定不一样的fsync策略：不进行fsync、每秒fsync一次和每次查询进行fsync。默认是每秒fsync一次。这意味着你最多丢失一秒钟的数据。
AOF日志文件是一个纯追加的文件。就算服务器忽然Crash，也不会出现日志的定位或者损坏问题。甚至若是由于某些缘由（例如磁盘满了）命令只写了一半到日志文件里，咱们也能够用redis-check-aof这个工具很简单的进行修复。
当AOF文件太大时，Redis会自动在后台进行重写。重写很安全，由于重写是在一个新的文件上进行，同时Redis会继续往旧的文件追加数据。新文件上会写入能重建当前数据集的最小操做命令的集合。当新文件重写完，Redis会把新旧文件进行切换，而后开始把数据写到新文件上。
AOF把操做命令以简单易懂的格式一条接一条的保存在文件里，很容易导出来用于恢复数据。例如咱们不当心用FLUSHALL命令把全部数据刷掉了，只要文件没有被重写，咱们能够把服务停掉，把最后那条命令删掉，而后重启服务，这样就能把被刷掉的数据恢复回来。

缺点

在相同的数据集下，AOF文件的大小通常会比RDB文件大。
在某些fsync策略下，AOF的速度会比RDB慢。一般fsync设置为每秒一次就能得到比较高的性能，而在禁止fsync的状况下速度能够达到RDB的水平。
在过去曾经发现一些很罕见的BUG致使使用AOF重建的数据跟原数据不一致的问题。

启用AOF

把配置项appendonly设为yes：

appendonly yes

文件路径和名称

# 文件存放目录，与RDB共用。默认为当前工做目录。
dir ./

# 默认文件名为appendonly.aof
appendfilename "appendonly.aof"

可靠性

你能够配置Redis调用fsync的频率，有三个选项：

每当有新命令追加到AOF的时候调用fsync。速度最慢，可是最安全。
每秒fsync一次。速度快（2.4版本跟快照方式速度差很少），安全性不错（最多丢失1秒的数据）。
从不fsync，交由系统去处理。这个方式速度最快，可是安全性没有保证

推荐使用每秒fsync一次的方式（默认的方式），由于它速度快，安全性也不错。相关配置以下：

# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

日志重写

随着写操做的不断增长，AOF文件会愈来愈大。例如你递增一个计数器100次，那么最终结果就是数据集里的计数器的值为最终的递增结果，可是AOF文件里却会把这100次操做完整的记录下来。而事实上要恢复这个记录，只须要1个命令就好了，也就是说AOF文件里那100条命令其实能够精简为1条。因此Redis支持这样一个功能：在不中断服务的状况下在后台重建AOF文件。

工做原理以下：

Redis调用fork()，产生一个子进程。
子进程把新的AOF写到一个临时文件里。
主进程持续把新的变更写到内存里的buffer，同时也会把这些新的变更写到旧的AOF里，这样即便重写失败也能保证数据的安全。
当子进程完成文件的重写后，主进程会得到一个信号，而后把内存里的buffer追加到子进程生成的那个新AOF里。

咱们能够经过配置设置日志重写的条件：

#在日志重写时，不进行命令追加操做，而只是将其放在缓冲区里，避免与命令的追加形成DISK IO上的冲突。
#设置为yes表示rewrite期间对新写操做不fsync,暂时存在内存中,等rewrite完成后再写入，默认为no，建议yes
no-appendfsync-on-rewrite yes 

# Redis会记住自从上一次重写后AOF文件的大小（若是自Redis启动后还没重写过，则记住启动时使用的AOF文件的大小）。
# 若是当前的文件大小比起记住的那个大小超过指定的百分比，则会触发重写。
# 同时须要设置一个文件大小最小值，只有大于这个值文件才会重写，以防文件很小，可是已经达到百分比的状况。

auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

要禁用自动的日志重写功能，咱们能够把百分比设置为0：

auto-aof-rewrite-percentage 0

Redis 2.4以上才能够自动进行日志重写，以前的版本须要手动运行BGREWRITEAOF这个命令。

数据损坏修复

若是由于某些缘由（例如服务器崩溃）AOF文件损坏了，致使Redis加载不了，能够经过如下方式进行修复：

备份AOF文件。
使用redis-check-aof命令修复原始的AOF文件：
```
$ redis-check-aof --fix
```
可使用diff -u命令看下两个文件的差别。
使用修复过的文件重启Redis服务。

从RDB切换到AOF

这里只说Redis >= 2.2版本的方式：

备份一个最新的dump.rdb的文件，并把备份文件放在一个安全的地方。

运行如下两条命令：

$ redis-cli config set appendonly yes
$ redis-cli config set save ""

确保数据跟切换前一致。
确保数据正确的写到AOF文件里。

第二条命令是用来禁用RDB的持久化方式，可是这不是必须的，由于你能够同时启用两种持久化方式。

记得对配置文件redis.conf进行编辑启用AOF，由于命令行方式修改配置在重启Redis后就会失效。

从上面看出，RDB和AOF操做都是顺序IO操做，性能都很高。而同时在经过RDB文件或者AOF日志进行数据库恢复的时候，也是顺序的读取数据加载到内存中。因此也不会形成磁盘的随机读。

到底选择什么呢？下面是来自官方的建议：

一般，若是你要想提供很高的数据保障性，那么建议你同时使用两种持久化方式。若是你能够接受灾难带来的几分钟的数据丢失，那么你能够仅使用RDB。不少用户仅使用了AOF，可是咱们建议，既然RDB能够时不时的给数据作个完整的快照，而且提供更快的重启，因此最好仍是也使用RDB。

在数据恢复方面：RDB的启动时间会更短，缘由有两个

一是RDB文件中每一条数据只有一条记录，不会像AOF日志那样可能有一条数据的屡次操做记录。因此每条数据只须要写一次就好了。
另外一个缘由是RDB文件的存储格式和Redis数据在内存中的编码格式是一致的，不须要再进行数据编码工做，因此在CPU消耗上要远小于AOF日志的加载。

注意：

上面说了RDB快照的持久化，须要注意：在进行快照的时候（save），fork出来进行dump操做的子进程会占用与父进程同样的内存，真正的copy-on-write，对性能的影响和内存的耗用都是比较大的。好比机器8G内存，Redis已经使用了6G内存，这时save的话会再生成6G，变成12G，大于系统的8G。这时候会发生交换；要是虚拟内存不够则会崩溃，致使数据丢失。因此在用redis的时候必定对系统内存作好容量规划。

目前，一般的设计思路是利用Replication机制来弥补aof、snapshot性能上的不足，达到了数据可持久化。即Master上Snapshot和AOF都不作，来保证Master的读写性能，而Slave上则同时开启Snapshot和AOF来进行持久化，保证数据的安全性。

3、对Redis持久化的测试

经过上面的理论对snapshot和aof有了必定的理解，下面开始进行一些测试

一、redis.conf 开启snapshot 关闭aof

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

rdbcompression no
rdbchecksum no
dbfilename redis.rdb
dir /home/backup/redis

appendonly  no

测试

[root@localhost redis]# ./src/redis-cli 
127.0.0.1:6379> keys *
1) "a"
127.0.0.1:6379> set b 2
OK
127.0.0.1:6379> set c 3
OK
127.0.0.1:6379> set d 4
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "c"
2) "a"
3) "aa"
4) "b"
5) "d"
127.0.0.1:6379> save
OK
#保存，进行持久化，每执行一次save，会在日至里面记录一条：" * DB saved on disk "

127.0.0.1:6379> lpush aa 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush aa 2
(integer) 2

持久化验证，重启redis

127.0.0.1:6379> keys *
1) "c"
2) "a"
3) "aa"
4) "b"
5) "d"

lpush 操做在 save以后，可是重启以后仍然有这个数据

什么缘由呢，咱们能够查看一下日志

6720:signal-handler (1453738444) Received SIGTERM scheduling shutdown...
6720:M 26 Jan 00:14:04.896 # User requested shutdown...
6720:M 26 Jan 00:14:04.896 * Saving the final RDB snapshot before exiting.
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 * DB saved on disk
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 * Removing the pid file.
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 # Redis is now ready to exit, bye bye...

从日志里面能够看到，正常关闭redis，在关闭前执行save命令。用kill的效果和上面同样，属于正常关闭

那异常关闭呢？当以kill -9 的形式发送信号

127.0.0.1:6379> set ss 1
Could not connect to Redis at 127.0.0.1:6379: Connection refused
not connected> get ss
Could not connect to Redis at 127.0.0.1:6379: Connection refused
not connected> get ss
(nil)

经过测试，开启RDB持久化，在知足save条件、手动save、正常关闭的时候数据都会被持久化；而异常关闭终止的时候数据会丢失

二、redis.conf 关闭snapshot，关闭aof

#save 900 1
#save 300 10
#save 60 10000
rdbcompression no
rdbchecksum no
dbfilename redis.rdb
dir ./

appendonly  no

操做

redis 127.0.0.1:6379> keys * 
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name test
OK
redis 127.0.0.1:6379> save
OK
redis 127.0.0.1:6379> set aa 1
OK
redis 127.0.0.1:6379> 

#重启redis

redis 127.0.0.1:6379> keys *                          #发现刚才没有被保存的key丢失了
1) "name"

从上面的结果看出，关闭持久化，只有在手动save的时候数据都会被持久化，正常关闭的时候数据丢失。若是从一开始到关闭写入数据的期间没有手动save，则数据所有丢失，既然能手动save间接的说明了快照一直都存在，因此不能说是禁止snapshot，应该是禁止自动snapshot功能。

三、redis.conf 关闭snapshot，开启aof

appendonly  yes
appendfilename redis.aof
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

操做

redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

#修改开启AOF参数，重启数据库：

redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> 

#数据库里面没有记录
#查看日志：
#* DB loaded from append only file: 0.000 seconds
#发现是从0字节的aof文件里面同步数据，为何不一样步rdb的数据？原来redis代码里面写好了优先级，AOF>RDB

查看源代码 redis.c grep 'DB loaded from' ./ -R

void loadDataFromDisk(void) {
    long long start = ustime();
    if (server.aof_state == REDIS_AOF_ON) {
        if (loadAppendOnlyFile(server.aof_filename) == REDIS_OK)
            redisLog(REDIS_NOTICE,"DB loaded from append only file: %.3f seconds",(float)(ustime()-start)/1000000);
    } else {
        if (rdbLoad(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {
            redisLog(REDIS_NOTICE,"DB loaded from disk: %.3f seconds",
                (float)(ustime()-start)/1000000);
        } else if (errno != ENOENT) {
            redisLog(REDIS_WARNING,"Fatal error loading the DB: %s. Exiting.",strerror(errno));
            exit(1);
        }    
    }
}

这里须要注意的是:当中途开启AOF，重启让生效的时候，不能第2次正常重启了

由于第一次重启让aof生效的时候，启动redis已经读取这个文件了，致使此时的redis数据为空的（优先级）。第二次重启，则会把这个空的数据save到RDB文件，这样致使RDB原有的数据被替换，致使数据丢失。因此必定要当心，为了不悲剧的发生，当要重启redis的时候最好都备份下RDB文件。

redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name tt
OK
redis 127.0.0.1:6379> save
OK

#开启aof参数
#第一次重启
redis 127.0.0.1:6379> keys *   #如上面所说的优先级缘由:aof > rdb，结果为空
(empty list or set)


#第2次正常重启，把上面空的结果save到了RDB，数据丢失。此时的db是空的，日志记录 "* DB saved on disk"
redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)

#数据已经被初始化了，数据丢失

这里就有一个问题，好比在用redis的时候，刚开始只开启RDB的持久方式，AOF没有开启，在跑一段时间以后想开启AOF，那如何把RDB的数据直接写到AOF文件呢？有2种方法

a、在开启AOF以前，先执行bgrewriteaof，再重启

redis 127.0.0.1:6379> keys *                   #查看是否有数据
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name ttd
OK
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

redis 127.0.0.1:6379> bgsave                   #保存数据
Background saving started
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

#只有一个RDB文件，没有AOF文件

redis 127.0.0.1:6379> bgrewriteaof             #执行合并重写功能，生成AOF文件
Background append only file rewriting started

#这时候去打开redis.conf 文件中的aof参数（appendonly yes），重启生效。
#日志里面出现：* DB loaded from append only file: 0.000 seconds

redis 127.0.0.1:6379> keys *                    #数据还在
1) "name"


#查看文件
[root@localhost data]# od -c redis.aof 
0000000   *   2  \r  \n   $   6  \r  \n   S   E   L   E   C   T  \r  \n
0000020   $   1  \r  \n   0  \r  \n   *   3  \r  \n   $   3  \r  \n   S
0000040   E   T  \r  \n   $   4  \r  \n   n   a   m   e  \r  \n   $   4
0000060  \r  \n   j   a   c   k  \r  \n
0000070

b、利用CONFIG GET/SET 的方法动态修改配置文件

redis 127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started
#此时，只有rdb文件

#动态修改参数，把aof功能开启：appendonly yes
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG SET appendonly yes        #动态修改参数
OK
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET append*
1) "appendonly"
2) "yes"
3) "appendfsync"
4) "everysec"
redis 127.0.0.1:6379>

#aof文件已经生成，而且有数据（同步rdb）

#日志里面的信息：* Background append only file rewriting started by pid 3165
#由于参数是动态修改的，在重启以后会失效，因此在维护的时候修改redis.conf文件的参数便可

从上面的结果看出，redis重启载入数据的时候，读取aof的文件要先于rdb文件，因此尽可能一开始开启aof选项，不要在中途开启。

经过日志能够很清楚的知道redis经过那个文件来取数据的：

RDB:   * DB loaded from disk: 0.000 seconds
AOF： * DB loaded from append only file: 0.000 seconds

保存数据则是

RDB：* DB saved on disk
AOF:  * Calling fsync() on the AOF file

四、redis.conf 开启snapshot，开启aof

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

appendonly  yes
appendfilename zhoujy.aof
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

经过上面的这些测试，已经说明RDB和AOF他们的操做方式，以及如重启时的载入，重启时将按照如下优先级恢复数据到内存：

若是只配置AOF,重启时加载AOF文件恢复数据
若是同时配置了RBD和AOF,启动是只加载AOF文件恢复数据
若是只配置RDB,启动时候加载dump文件恢复数据

4、Redis数据备份

备份很简单，只须要把RDB，AOF的文件复制备份起来就能够了

#redisA: A上生成测试数据
redis 127.0.0.1:6379> set name test
7.0.0.1:6379> set age 17
OK
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"

redis 127.0.0.1:6379> bgsave
Background saving started

#redisB: B上没有数据
redis 127.0.0.1:6380> keys *
(empty list or set)

#复制A的文件到B（rdb和aof文件）
cp redis/* redis2/  
#修改权限
chown -R redis.redis *
#重启B 还原
redis 127.0.0.1:6380> keys *
1) "sex"

参考

http://redis.io/topics/persistencehttp://www.cnblogs.com/zhoujinyi/archive/2013/05/26/3098508.htmlhttp://heylinux.com/archives/1932.htmlhttp://database.51cto.com/art/201203/322144.htm