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Redis的持久化机制

news 来源：原创 2025/5/15 2:29:59

RDB

触发机制

bgsave命令执行流程

RDB的文件处理

RDB的优缺点

AOF

AOF工作流程

AOF缓冲区同步文件策略

AOF重写机制

AOF重写触发机制

AOF重写流程

在这里我们知道，redis存储的数据是存储在缓存中的，重启服务器数据就不存在了。要想持久化存储我们这里就需要把数据存储在硬盘上。

Redis支持RDB和AOF两种持久化机制，持久化功能有效地避免因进程退出造成数据丢失问题，当下次重启时利用之前持久化的文件即可实现数据恢复。

RDB

RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到硬盘的过程，触发RDB持久化过程分为手动触发和自动触发。

RDB会定期把我们Redis内存中的数据，都写入硬盘中，生成一个快照，存储在硬盘中。

当我们重启Redis的时候，Redis就可以根据这个快照恢复到原来的内存中。

触发机制

（1）手动触发分别对应save和bgsave命令：

• save命令：阻塞当前Redis服务器，直到RDB过程完成为止，对于内存比较大的实例造成长时间阻塞，基本不采用。

• bgsave命令：Redis进程执行fork操作创建子进程，RDB持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。阻塞只发生在fork阶段，⼀般时间很短。

（2）自动触发（通过设置Redis的配置文件，让Redis每隔一段时间就触发）

1. 使用save配置。如 "save m n" 表 m 秒内数据集发生了 n 次修改，自动 RDB 持久化。

2. 从节点进行全量复制操作时，主节点自动进行 RDB 持久化，随后将 RDB 文件内容发送给从结点。

3. 执行 shutdown 命令关闭 Redis 时，执行 RDB 持久化。

bgsave命令执行流程

如图：

1. 执行bgsave命令，Redis父进程判断当前进是否存在其他正在执行的子进程，如 RDB/AOF 子进程，如果存在 bgsave 命令直接返回。

2. 父进程执行fork创建子进程，fork过程中父进程会阻塞，通过info stats命令查看latest_fork_usec 选项，可以获取最近⼀次fork操作的耗时，单位为微秒。

3. 父进程 fork完成后，bgsave命令返回"Background saving started"信息并不再阻塞父进程，可以继续响应其他命令。

4. 子进程创建 RDB 文件，根据父进程内存生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换。执行 lastsave 命令可以获取最后⼀次生成RDB的时间，对应info统计的rdb_last_save_time选项。

5. 进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息。

RDB的文件处理

保存：RDB 文件保存再 dir 配置指定的目录（默认/var/lib/redis/）下，文件名通过dbfilename配置（默认dump.rdb）指定。可以通过执行config set dir {newDir} 和 config set dbfilename {newFilename}运行期间动态执行，当下次运行时 RDB 文件会保存到新目录。

压缩：Redis默认采用LZF算法对生成的RDB文件做压缩处理，压缩后的文件远远小于内存大小，默认开启，可以通过参数config set rdbcompression{yes|no}动态修改。

虽然压缩RDB会消耗CPU，但可以大幅降低文件的体积，方便保存到硬盘或通过网络发送到从节点，因此建议开启。

RDB的优缺点

• RDB是⼀个紧凑压缩的⼆进制文件，代表Redis在某个时间点上的数据快照。非常适用于备份，全量复制等场景。比如每6小时执行bgsave备份，并把RDB文件复制到远程机器或者文件系统中（如hdfs）用于灾备。

• Redis加载RDB恢复数据远远快于AOF的方式。

• RDB方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为bgsave每次运行都要执行fork创建子进程，属于重量级操作，频繁执行成本过高。

• RDB文件使用特定⼆进制格式保存，Redis版本演进过程中有多个RDB版本，兼容性可能有风险。

AOF

AOF这里是记录用户的每一步的操作，把每一步的操作，都记录在文件中。

当redis重启的是时候，就会读取aof文件的内容，来恢复数据。

那么在这里我们启动redis服务的时候，是使用RDB还是AOF呢？

这里是AOF，AOF开启的时候，RDB就默认关闭了。

开启 AOF 功能需要设置配置：appendonly yes，默认不开启。AOF文件名通过appendfilename配置（默认是appendonly.aof）设置。保存目录同 RDB 持久化方式⼀致，通过dir配置指定。

AOF工作流程

如图：

1. 所有的写入命令会追加到 aof_buf（缓冲区）中。

2. AOF 缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作。

3. 随着 AOF文件越来越大，需要定期对 AOF了，文件进行重写，达到压缩的目的。

4. 当 Redis 服务器启动时，可以加载 AOF文件进行数据恢复。

AOF过程中为什么需要 aof_buf 这个缓冲区？Redis 使用单线程响应命令，如果每次写 AOF文件都直接同步硬盘，性能从内存的读写变成IO读写，必然会下降。先写入缓冲区可以有效减少IO次数，同时，Redis还可以提供多种缓冲区同步策略，让用户根据自己的需求做出合理的平衡。

AOF缓冲区同步文件策略

如图：

• 配置为always时，每次写入都要同步AOF文件，性能很差，在⼀般的SATA硬盘上，只能支持大约几百TPS写⼊。除非是非常重要的数据，否则不建议配置。

• 配置为no时，由于操作系统同步策略不可控，虽然提高了性能，但数据丢失风险大增，除非数据重要程度很低，一般不建议配置。

• 配置为everysec，是默认配置，也是推荐配置，兼顾了数据安全性和性能。理论上最多丢失1秒的数据。

系统调用write和fsync说明：

• write操作会触发延迟写（delayed write）机制。Linux在内核提供页缓冲区用来提供硬盘IO性能。write操作在写入系统缓冲区后立即返回。同步硬盘操作依赖于系统调度机制，例如：缓冲区页空间写满或达到特定时间周期。同步文件之前，如果此时系统故障宕机，缓冲区内数据将丢失。

• Fsync针对单个文件操作，做强制硬盘同步，fsync将阻塞直到数据写入到硬盘。

AOF重写机制

随着命令不断写入AOF，文件会越来越大，为了解决这个问题，Redis引入AOF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新的AOF文件。重写后的AOF为什么可以变小？有如下原因：

• 进程内已超时的数据不再写入文件。

• 旧的AOF中的无效命令，例如del、hdel、srem等重写后将会删除，只需要保留数据的最终版本。

• 多条写操作合并为⼀条，例如lpush list a、lpush list b、lpush list 从可以合并为lpush list a b c。

AOF重写触发机制

• 手动触发：调用bgrewriteaof命令。

• 自动触发：根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数确定自动触发时机。

（1）auto-aof-rewrite-min-size：表示触发重写时AOF的最小文件大小，默认为64MB。

（2）auto-aof-rewrite-percentage：代表当前AOF占用大小相比较上次重写时增加的比例。

AOF重写流程

如图：

1. 执行AOF重写请求。如果当前进程正在执行AOF重写，请求不执行。如果当前进程正在执行bgsave操作，重写命令延迟到bgsave完成之后再执行。

2. 父进程执行fork创建子进程。

3. 重写

（1）主进程fork之后，继续响应其他命令。所有修改操作写入AOF缓冲区并根据appendfsync策略同步到硬盘，保证旧AOF文件机制正确。

b. 子进程只有fork之前的所有内存信息，父进程中需要将fork之后这段时间的修改操作写入 AOF重写缓冲区中。

4. 子进程根据内存快照，将命令合并到新的AOF文件中。

5. 子进程完成重写

（1）新文件写入后，子进程发送信号给父进程。

（2）父进程把AOF重写缓冲区内临时保存的命令追加到新AOF文件中。

（3）用新AOF文件替换老AOF文件。

RDB

触发机制

bgsave命令执行流程

RDB的文件处理

RDB的优缺点

AOF

AOF工作流程

AOF缓冲区同步文件策略

AOF重写机制

AOF重写触发机制

AOF重写流程

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