在运行情况下Redis 以数据结构的形式将数据维持在内存中为了让这些数据在 Redis 重启之后仍然可用需要将数据写入持久存储

持久化是指将数据写入持久存储例如固态磁盘(SSD)

Redis 提供了一系列持久化选项。这些包括

• RDBRedis DatabaseRDB 持久化以指定的时间间隔执行数据集的时间点快照。
• AOFAppend Only FileAOF 持久化记录服务器收到的每一个写操作。然后可以在服务器启动时再次重放这些操作重建原始数据集。使用与 Redis 协议本身相同的格式记录命令。
• RDB + AOFRDB和AOF混合方式4.0版本)

RDB和AOF的优缺点详见Redis持久化

RDB

RDB(Redis DataBase) 意为快照/内存快照RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到磁盘上的过程

由于是某一时刻的快照那么快照中的值要早于或者等于内存中的值

RDB 功能最核心的是rdbSave和rdbLoad两个函数 前者用于生成 RDB 文件到磁盘 而后者则用于将 RDB 文件中的数据重新载入到内存中

RDB触发方式

触发rdb持久化的方式有2种分别是手动触发和自动触发

手动触发

手动触发分别对应SAVE和BGSAVE命令。

• SAVE命令直接调用rdbSave阻塞Redis主进程
• BGSAVE用子进程调用rdbSave主进程仍可继续处理命令请求

为了避免产生竞争条件BGSAVE执行时SAVE命令不能执行

1. redis客户端执行bgsave命令或者自动触发bgsave命令
2. 主进程判断当前是否已经存在正在执行的子进程如果存在那么主进程直接返回
3. 如果不存在正在执行的子进程那么就fork一个新的子进程进行持久化数据fork过程是阻塞的fork操作完成后主进程即可执行其他操作
4. 子进程先将数据写入到临时的rdb文件中待快照数据写入完成后再原子替换旧的rdb文件
5. 同时发送信号给主进程通知主进程rdb持久化完成主进程更新相关的统计信息info Persitence下的rdb_*相关选项

自动触发

• redis.conf中配置save m n即在m秒内有n次修改时自动触发bgsave生成rdb文件
• 主从复制时从节点要从主节点进行全量复制时也会触发bgsave操作生成当时的快照发送到从节点
• 执行debug reload命令重新加载redis时也会触发bgsave操作
• 默认情况下执行shutdown命令时如果没有开启aof持久化那么也会触发bgsave操作

redis.conf中配置RDB快照周期内存快照虽然可以通过技术人员手动执行SAVE或BGSAVE命令来进行但生产环境下多数情况都会设置其周期性执行条件。

# 周期性执行条件的设置格式为
save <seconds> <changes>

# 默认的设置为
# 如果900秒内有1条Key信息发生变化则进行快照
save 900 1
# 如果300秒内有10条Key信息发生变化则进行快照
save 300 10
# 如果60秒内有10000条Key信息发生变化则进行快照
save 60 10000

# 以下设置方式为关闭RDB快照功能
save ""

RDB文件结构

此段文章修改自Redis 设计与实现详细见原文

RDB 文件可以分为以下几个部分

+-------+-------------+-----------+-----------------+-----+-----------+
| REDIS | RDB-VERSION | SELECT-DB | KEY-VALUE-PAIRS | EOF | CHECK-SUM |
+-------+-------------+-----------+-----------------+-----+-----------+

                      |<-------- DB-DATA ---------->|

• REDIS文件的最开头保存着 REDIS 五个字符标识着一个 RDB 文件的开始
• RDB-VERSION一个四字节长的以字符表示的整数记录了该文件所使用的 RDB 版本号
• DB-DATA这个部分在一个 RDB 文件中会出现任意多次每个 DB-DATA 部分保存着服务器上一个非空数据库的所有数据
• SELECT-DB这域保存着跟在后面的键值对所属的数据库号码
• KEY-VALUE-PAIRS因为空的数据库不会被保存到 RDB 文件所以这个部分至少会包含一个键值对的数据
• EOF标志着数据库内容的结尾不是文件的结尾值为rdb.h/EDIS_RDB_OPCODE_EOF255
• CHECK-SUMRDB 文件所有内容的校验和 一个uint_64t类型值

KEY-VALUE-PAIRS每个键值对的数据使用以下结构来保存

+----------------------+---------------+-----+-------+
| OPTIONAL-EXPIRE-TIME | TYPE-OF-VALUE | KEY | VALUE |
+----------------------+---------------+-----+-------+

• OPTIONAL-EXPIRE-TIME域是可选的如果键没有设置过期时间那么这个域就不会出现反之如果这个域出现的话那么它记录着键的过期时间在当前版本的 RDB中过期时间是一个以毫秒为单位的 UNIX 时间戳。
• KEY域保存着键格式和 REDIS_ENCODING_RAW 编码的字符串对象一样见下文。
• TYPE-OF-VALUE域记录着VALUE域的值所使用的编码根据这个域的指示程序会使用不同的方式来保存和读取VALUE的值

RDB优缺点

• 优点
  • RDB文件是某个时间节点的快照默认使用LZF算法进行压缩压缩后的文件体积远远小于内存大小适用于备份、全量复制等场景
  • Redis加载RDB文件恢复数据要远远快于AOF方式
• 缺点
  • RDB方式实时性不够无法做到秒级的持久化
  • 每次调用bgsave都需要fork子进程fork子进程属于重量级操作频繁执行成本较高
  • RDB文件是二进制的没有可读性AOF文件在了解其结构的情况下可以手动修改或者补全
  • 版本兼容RDB文件问题

针对RDB不适合实时持久化的问题Redis提供了AOF持久化方式来解决

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参考资料

1. Redis persistence
2. Redis 设计与实现
3. Redis持久化详解