Redis持久化(少年一贯快马扬帆,道阻且长不转弯)(一)

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
应用型负载均衡 ALB,每月750个小时 15LCU
简介: Redis持久化(少年一贯快马扬帆,道阻且长不转弯)(一)

前言


通常用户第一次访问数据库中的某些数据。这个过程会比较慢,因为是从硬盘上读取的。我们将该用户访问的数据存在缓存中,这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了。操作缓存就是直接操作内存,所以速度相当快。如果数据库中的对应数据改变的之后,同步改变缓存中相应的数据即可,这样可以减轻数据库压力,查询内存比查询数据库效率高。


七、Redis高可用


在web服务器中,高可用是指服务器可以正常访问的时间,衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务(99.9%、99.99%、99.999%等等).


高可用的计算公式是1-(宕机时间)/(宕机时间+运行时间)有点类似与网络传输的参数误码率,我们用9的个数表示可用性:


2个9:99%=1%365=3.6524h=87.6h


4个9:99.99%=0.01%36524*60=52.56min


5个9:99.999%=0.001%*365=5.265min


11个9:几乎一年宕机时间只有几分钟


但是在Redis语境中,高可用的含义似乎要宽泛一些,除了保证提供正常服务(如主从分离、快速容灾技术),还需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、主从复制、哨兵和Cluster集群,下面分别说明它们的作用,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),主要作用是数据备份,即将数据存储在硬盘,保证数据不会因进程退出而天失.

主从复制:主从复制是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的.主从复制主要实现了数据的多机备份,以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复.缺陷:故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制.

哨兵:在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复.缺陷:写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制.

cluster集群:通过集群,Redis解决了写操作无法负载均衡,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.


八、Redis持久化


持久化的功能:Redis是内存数据库,数据都是存储在内存中,为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据的永久丢失,需要定期将Re dis中的数据以某种形式(数据或命令)从内存保存到硬盘;下次Redis重启时,利用持久化文件实现数据恢复。除此之外,为了进行灾难备份,可以将持久化文件拷贝到一个远程位置。


Redis提供两种方式进行持久化:


RDB持久化:原理是将Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘了

AOF持久化(append only file):原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件,类似于MysQL的binlog.

由于A0F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,因此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.


九、RDB持久化


RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中当前进程中的数据生成快照保存到硬盘(因此也称作快照持久化),用二进制压缩存储,保存的文件后缀是rdb;当Redis重新启动时,可以读取快照文件恢复数据。



9.1 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命令都可以生成RDB文件。


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


而bgsave命令会创建一个子进程,由子进程来负责创建RDB文件,父进程(即Redis主进程)则继续处理请求。


bgsave命令执行过程中,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,因此save已基本被废弃,线上环境要杜绝save的使用。


(2)自动触发


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。


save m n


自动触发最常见的情况是在配置文件中通过save mn,指定当m秒内发生n次变化时,会触发bgsave。

vim/etc/redis/6379.conf
--219行--以下三个save条件满足任意一个时,都会引起bgsave的调用
save 900 1:当时间到900秒时,如果redis数据发生了至少1次变化,则执行bgsave 
save 300 10:当时间到300秒时,如果redis数据发生了至少10次变化,则执行bgsave 
save 60 10000:当时间到60秒时,如果redis数据发生了至少10000次变化,则执行bgsave
--254行-- 指定RDB文件名
dbfilename dump.rdb
--264行--指定RDB文件和AOF文件所在目录
dir/var/lib/redis/6379
--242行--是否开启RDB文件压缩
rdbcompression yes


其他自动触发机制


除了save mn以外,还有一些其他情况会触发bgsave:


在主从复制场景下,如果从节点执行全量复制操作,则主节点会执行bgsave命令,并将rdb文件发送给从节点。

执行shutdown命令时,自动执行rdb持久化。


9.2 执行流程

(1)Redis父进程首先判断:当前是否在执行save,或bgsave/bgrewriteaof的子进程,如果在执行则bgsave命令直接返回。


bgsave/bgrewriteaof的子进程不能同时执行,主要是基于性能方面的考虑:两个并发的子进程同时执行大量的磁盘写操作,可能引起严重的性能问


(2)父进程执行fork操作创建子进程,这个过程中父进程是阻塞的,Redis不能执行来自客户端的任何命令


(3)父进程fork后,bgsave命令返回"Background saving started"信息并不再阻塞父进程,并可以响应其他命令


(4)子进程创建RDB文件,根据父进程内存快照生成临时快照文件,完成后对原有文件进行原子替换


(5)子进程发送信号给父进程表示完成,父进程更新统计信息



9.3 启动时加载

RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的,并没有专门的命令。但是由于A0F的优先级更高,因此当A0F开启时,Redis会优先载入AOF文件来恢复数据;只有当A0F关闭时,才会在Redis服务器启动时检测RDB文件,并自动载入。服务器载入RDB文件期间处于阻塞状态,直到载入完。


Redis载入RDB文件时,会对RDB文件进行校验,如果文件损坏,则日志中会打印错误,Redis启动失败。

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