作者：Bruce.D
github：https://github.com/doukoi-BDB
文章底部有【技术社群】，不定更新活动、源码，欢迎来撩~~~
今日主题：
1、redis 持久化，实战干货，看完不后悔。
2、预计阅读 18分钟，正文7006字，20张图。
3、还有续篇（总结、注意点、选择点）底部第 5 部分，会告知原因。
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发现自从公众号中断了3个月后（个人私事），导致阅读极具下降，之前4000+粉丝，阅读量均篇700+ ；现在粉丝稍微掉了一些，阅读均300+。
每周依旧坚持至少1～2篇有用干货输出，有时候也蛮想像一些其他号主大佬，分享分享自己生活趣味，以及公司发生有趣的事情。但是貌似实力不允许，哈哈哈（但我坚信，后面我可以像其他大佬，也随意发个生活趣事，就能有大几千上万的阅读）。
有身边技术的朋友，欢迎来撩社区，只要不是广告，都非常欢迎。
不正经的的话也讲差不多了，要开始迈入主题了，不然大家说我一个普通号主还话那么多～～～干，就完了！
02
开始我会概述一下全文技术点，让大家更方便理解、阅览、最大程度吸取内容知识点。如果感觉不错，可以收藏～～～
首先 我们知道 持久化是redis 的一种高可用技术点；他是一种简单方式的方法来实现，主要作用是备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
持久化 侧重解决的是redis 数据单机备份问题（从内存到硬盘的备份）
持久化 - 核心概述 ：
RDB持久化，将数据备份到硬盘，介绍其触发条件（自动触发&手动触发）、执行流程、rdb文件等，以及需要注意的是 rdb文件保存操作是由fork 出的子进程来实现的。
AOF持久化，将执行命令备份到硬盘（类似mysql的binlog），介绍开启方法、执行流程，以及需要注意的是 同步策略选择（everysec），文件重新流程。
03
RDB 持久化：
rdb 持久化是当前进程中的数据生成快照保存到硬盘（快照持久化）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。
首先说说他的触发条件：
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 会创建一个子进程，由子进程负责创建 rdb 文件，父进程（redis主进程）继续处理请求。此时服务器日志如下：
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 基本已经废除，线上环境也是禁止使用 save 。
此外在自动触发 rdb 持久化时候，Redis也会选择bgsave而不是save来进行持久化；
自动触发 - save m n
自动触发最常见的情况是在配置文件中通过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)，可以看到如下配置信息：
其中save 900 1的含义是：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和save 60 10000同理。当三个save条件满足任意一个时，都会引起bgsave的调用。
save m n的实现原理：
Redis的save m n，是通过serverCron函数、dirty计数器、和lastsave时间戳来实现的。
save m n的原理如下：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，只要有一个条件满足，就进行bgsave。
其他触发机制：
- 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
执行流程：
前面介绍了触发bgsave的条件，下面将说明bgsave命令的执行流程，如下图所示
图片中的5个步骤所进行的操作如下：
1) Redis父进程首先判断：当前是否在执行save，或bgsave/bgrewriteaof（后面会详细介绍该命令）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题。
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
rdb 文件 - 存储路径
RDB文件的存储路径既可以在启动前配置，也可以通过命令动态设定。
配置：dir配置指定目录，dbfilename指定文件名。默认是Redis根目录下的dump.rdb文件。
动态设定：Redis启动后也可以动态修改RDB存储路径，在磁盘损害或空间不足时非常有用；执行命令为：config set dir {newdir}和config set dbfilename {newFileName}。
rdb文件 - （RDB文件是经过压缩的二进制文件）
Redis默认采用LZF算法对RDB文件进行压缩。虽然压缩耗时，但是可以大大减小RDB文件的体积，因此压缩默认开启；可以通过命令关闭：
需要注意的是，RDB文件的压缩并不是针对整个文件进行的，而是对数据库中的字符串进行的，且只有在字符串达到一定长度(20字节)时才会进行。
rdb文件格式
RDB文件格式如下图所示
其中各个字段的含义说明如下：
1) REDIS：常量，保存着”REDIS”5个字符。
2) db_version：RDB文件的版本号，注意不是Redis的版本号。
3) SELECTDB 0 pairs：表示一个完整的数据库(0号数据库)，同理SELECTDB 3 pairs表示完整的3号数据库；只有当数据库中有键值对时，RDB文件中才会有该数据库的信息(上图所示的Redis中只有0号和3号数据库有键值对)；如果Redis中所有的数据库都没有键值对，则这一部分直接省略。其中：SELECTDB是一个常量，代表后面跟着的是数据库号码；0和3是数据库号码；pairs则存储了具体的键值对信息，包括key、value值，及其数据类型、内部编码、过期时间、压缩信息等等。
4) EOF：常量，标志RDB文件正文内容结束。
5) check_sum：前面所有内容的校验和；Redis在载入RBD文件时，会计算前面的校验和并与check_sum值比较，判断文件是否损坏。
rdb 文件 - 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AOF的优先级更高，因此当AOF开启时，Redis会优先载入AOF文件来恢复数据；
只有当AOF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，直到载入完成为止。
Redis启动日志中可以看到自动载入的执行：
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。
04
AOF持久化：
RDB持久化是将进程数据写入文件，而AOF持久化(即Append Only File持久化)，则是将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中（有点像MySQL的binlog）；
当Redis重启时再次执行AOF文件中的命令来恢复数据。与RDB相比，AOF的实时性更好，因此已成为主流的持久化方案。
开启AOF
Redis服务器默认开启RDB，关闭AOF；要开启AOF，需要在配置文件中配置：
appendonly yes
aof - 执行流程
由于需要记录Redis的每条写命令，因此AOF不需要触发，下面介绍AOF的执行流程。
AOF的执行流程包括：
- 命令追加(append)：将Redis的写命令追加到缓冲区aof_buf；
- 文件写入(write)和文件同步(sync)：根据不同的同步策略将aof_buf中的内容同步到硬盘；
- 文件重写(rewrite)：定期重写AOF文件，达到压缩的目的。
1）命令追加(append)
Redis先将写命令追加到缓冲区，而不是直接写入文件，主要是为了避免每次有写命令都直接写入硬盘，导致硬盘IO成为Redis负载的瓶颈。
命令追加的格式是Redis命令请求的协议格式，它是一种纯文本格式，具有兼容性好、可读性强、容易处理、操作简单避免二次开销等优点；具体格式略。在AOF文件中，除了用于指定数据库的select命令（如select 0 为选中0号数据库）是由Redis添加的，其他都是客户端发送来的写命令。
2）文件写入(write)和文件同步(sync)
Redis提供了多种AOF缓存区的同步文件策略，策略涉及到操作系统的write函数和fsync函数，说明如下：
为了提高文件写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数将数据写入文件时，操作系统通常会将数据暂存到一个内存缓冲区里，当缓冲区被填满或超过了指定时限后，才真正将缓冲区的数据写入到硬盘里。
这样的操作虽然提高了效率，但也带来了安全问题：如果计算机停机，内存缓冲区中的数据会丢失；因此系统同时提供了fsync、fdatasync等同步函数，可以强制操作系统立刻将缓冲区中的数据写入到硬盘里，从而确保数据的安全性。
AOF缓存区的同步文件策略由参数appendfsync控制
各个值的含义如下：
- always：命令写入aof_buf后立即调用系统fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后线程返回。这种情况下，每次有写命令都要同步到AOF文件，硬盘IO成为性能瓶颈，Redis只能支持大约几百TPS写入，严重降低了Redis的性能；即便是使用固态硬盘（SSD），每秒大约也只能处理几万个命令，而且会大大降低SSD的寿命。
- no：命令写入aof_buf后调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步；同步由操作系统负责，通常同步周期为30秒。这种情况下，文件同步的时间不可控，且缓冲区中堆积的数据会很多，数据安全性无法保证。
- everysec：命令写入aof_buf后调用系统write操作，write完成后线程返回；fsync同步文件操作由专门的线程每秒调用一次。everysec是前述两种策略的折中，是性能和数据安全性的平衡，因此是Redis的默认配置，也是我们推荐的配置。
3）文件重写(rewrite)
随着时间流逝，Redis服务器执行的写命令越来越多，AOF文件也会越来越大；过大的AOF文件不仅会影响服务器的正常运行，也会导致数据恢复需要的时间过长。
文件重写是指定期重写AOF文件，减小AOF文件的体积。需要注意的是，AOF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；不会对旧的AOF文件进行任何读取、写入操作!
关于文件重写需要注意的另一点是：对于AOF持久化来说，文件重写虽然是强烈推荐的，但并不是必须的；即使没有文件重写，数据也可以被持久化并在Redis启动的时候导入；因此在一些实现中，会关闭自动的文件重写，然后通过定时任务在每天的某一时刻定时执行。
文件重写之所以能够压缩AOF文件，原因在于：
- 过期的数据不再写入文件
- 无效的命令不再写入文件：如有些数据被重复设值(set mykey v1, set mykey v2)、有些数据被删除了(sadd myset v1, del myset)等等
- 多条命令可以合并为一个：如sadd myset v1, sadd myset v2, sadd myset v3可以合并为sadd myset v1 v2 v3。不过为了防止单条命令过大造成客户端缓冲区溢出，对于list、set、hash、zset类型的key，并不一定只使用一条命令；而是以某个常量为界将命令拆分为多条。这个常量在redis.h/REDIS_AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD中定义，不可更改，3.0版本中值是64。
通过上述内容可以看出，由于重写后AOF执行的命令减少了，文件重写既可以减少文件占用的空间，也可以加快恢复速度。
文件重写的触发
文件重写的触发，分为手动触发和自动触发：
手动触发：直接调用bgrewriteaof命令，该命令的执行与bgsave有些类似：都是fork子进程进行具体的工作，且都只有在fork时阻塞。
自动触发：根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数，以及aof_current_size和aof_base_size状态确定触发时机。
- auto-aof-rewrite-min-size：执行AOF重写时，文件的最小体积，默认值为64MB。
- auto-aof-rewrite-percentage：执行AOF重写时，当前AOF大小(即aof_current_size)和上一次重写时AOF大小(aof_base_size)的比值。
其中，参数可以通过config get命令查看：
状态可以通过info persistence查看：
只有当auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage两个参数同时满足时，才会自动触发AOF重写，即bgrewriteaof操作。
自动触发bgrewriteaof时，可以看到服务器日志如下：
文件重写的流程
对照上图，文件重写的流程如下：
1) Redis父进程首先判断当前是否存在正在执行 bgsave/bgrewriteaof的子进程，如果存在则bgrewriteaof命令直接返回，如果存在bgsave命令则等bgsave执行完成后再执行。前面曾介绍过，这个主要是基于性能方面的考虑。
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。
3.1) 父进程fork后，bgrewriteaof命令返回”Background append only file rewrite started”信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令。Redis的所有写命令依然写入AOF缓冲区，并根据appendfsync策略同步到硬盘，保证原有AOF机制的正确。
3.2) 由于fork操作使用写时复制技术，子进程只能共享fork操作时的内存数据。由于父进程依然在响应命令，因此Redis使用AOF重写缓冲区(图中的aof_rewrite_buf)保存这部分数据，防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据。也就是说，bgrewriteaof执行期间，Redis的写命令同时追加到aof_buf和aof_rewirte_buf两个缓冲区。
4) 子进程根据内存快照，按照命令合并规则写入到新的AOF文件。
5.1) 子进程写完新的AOF文件后，向父进程发信号，父进程更新统计信息，具体可以通过info persistence查看。
5.2) 父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件，这样就保证了新AOF文件所保存的数据库状态和服务器当前状态一致。
5.3) 使用新的AOF文件替换老文件，完成AOF重写。
aof - 启动时加载
前面提到过，当AOF开启时，Redis启动时会优先载入AOF文件来恢复数据；只有当AOF关闭时，才会载入RDB文件恢复数据。
当AOF开启，且AOF文件存在时，Redis启动日志：
当AOF开启，但AOF文件不存在时，即使RDB文件存在也不会加载(更早的一些版本可能会加载，但3.0不会)，Redis启动日志如下：
aof - 文件校验
与载入RDB文件类似，Redis载入AOF文件时，会对AOF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。
但如果是AOF文件结尾不完整(机器突然宕机等容易导致文件尾部不完整)，且aof-load-truncated参数开启，则日志中会输出警告，Redis忽略掉AOF文件的尾部，启动成功。
aof-load-truncated参数默认是开启的：
aof - 伪客户端
因为Redis的命令只能在客户端上下文中执行，而载入AOF文件时命令是直接从文件中读取的，并不是由客户端发送；因此Redis服务器在载入AOF文件之前，会创建一个没有网络连接的客户端，之后用它来执行AOF文件中的命令，命令执行的效果与带网络连接的客户端完全一样。
05
当你如果真的能耐心看到这里，我认为本文章绝对对你有一定用处，不用感谢我，重点是：我还没写完，注意点也没写完，也没总结，还有好多告知大家的。
因此，我会在下篇开场补充完善，顺便在与各位唠唠互联网这些家常事。
通过此篇，你应该能看出，我只是想给大家一个实战易懂的干货点，关注我带你持续学习交流不烦躁的 it技术。
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