本篇部落格是對《Redis設計與實現》的學習和總結
日期：2020-12-15
Redis版本：3.0.6

Redis持久化的方式

RDB持久化

RDB持久化將資料庫資料寫入到RDB檔案中，在Redis重新啟動的時候會自動解析RDB檔案，恢復資料庫資料到記憶體中。

1. RDB持久化的相關命令

save

save命令會阻塞Redi直到RDB檔案寫入完成，在阻塞期間Redis不能處理任何命令

bgsave

Redis執行fork建立一個子程序，由子程序來執行RBD檔案的寫入，而父程序可以繼續處理命令。Redis內部所有涉及RDB的操作都採用 bgsave 的方式。

子程序並不會有父程序的記憶體複製，也就是說bgsave

2. 自動執行持久化

save seconds changes 

如果在 seconds 秒內發生了 changes 次修改的話，就執行一次bgsave。用偽程式碼表示如下：

lastSaveTime # 上一次執行 save 或 bgsave 的時間戳
current # 現在的時間戳
currentChanges # 從lastSaveTime 到 current 期間內的修改次數

if (currentChanges >= changes && (current - lastSaveTime) > seconds) {
	# 執行 bgsave
}
 

這裡的修改次數並不是被修改的鍵的個數，比如， set aaa 111算作一次修改，但是lpush list 111 222 333算作 3 次修改。

如果配置多個 save 配置項，只要滿足其中任何一個，就會執行 bgsave。以下是 Redis 的預設配置：

save 900 1 # 15分鐘內有至少1次修改
save 300 10 # 5分鐘內有至少10次修改
save 60 10000 # 1分鐘內有至少1萬次修改

AOF持久化

AOF（append only file）持久化是將Redis的寫命令全部追加到檔案中，在重啟恢復資料庫的資料時，只要重新執行這些寫命令就可以了。

1. AOF持久化的步驟
   AOF持久化功能可以分為三步：

• 命令追加：在執行完一個寫命令之後，將這個命令新增到AOF緩衝區
• 檔案寫入：在執行完命令之後，如果AOF緩衝區中有有內容，將其寫入到AOF檔案中
• 檔案同步：根據配置項appendfsync的配置決定是否進行同步

檔案寫入和檔案同步的區別：檔案寫入就是呼叫 write函式試圖將資料寫入到檔案中，但是作業系統為了提高效率，會先將資料儲存在一個緩衝區裡面，等到緩衝區被填滿或者超過時限，才真正將緩衝區裡的資料寫入到磁碟中。檔案同步就是強制作業系統將緩衝區的內容立即寫入磁碟中，作業系統提供 fsync和fdatasync函式進行檔案同步。

appendfsync配置項的可選值：

• always：每一次執行寫命令都會進行檔案同步，同步完成後才會返回
• everysec：每秒進行一次同步，檔案寫入後就會返回，有專門執行緒每秒進行一次同步
• no：不強制進行同步，讓作業系統決定什麼時候同步

2. AOF檔案重寫
   AOF檔案不斷追加命令會越來越龐大，比如對於一個列表鍵可能會儲存以下命令：

rpush list 111
rpush list 222
rpush list 333
lpop list

那麼最終這個列表鍵的內容是

1) "222"
2) "333"

對於恢復資料庫資料來說，只要rpush list 222 333命令就可以達到相同的效果，而且佔用更少的磁碟空間，恢復資料時也執行更少的命令。
bgrewriteaof命令就是將記憶體中的所有資料都寫成新增命令存到AOF檔案中，這樣就可以讓AOF檔案變小。
bgrewriteaof命令執行流程如下如所示：

(1) bgrewriteaof也是由子程序去執行，父程序繼續處理命令。
(2) 子程序會建立一個新的AOF檔案，將資料庫中的資料寫成新增命令寫入這個新的AOF檔案。
(3) 父程序繼續處理命令，仍然將修改命令新增到舊的AOF檔案中，除此之外還會將重寫期間內的修改命令新增到重寫緩衝區中。
(4) 子程序重寫完成後，父程序將重寫緩衝區中的內容寫入到新AOF檔案中
(5) 對檔案改名使用新AOF檔案覆蓋舊AOF檔案，完成AOF重寫。

在子程序執行期間，因為父程序還在執行命令，所以如果沒有重寫緩衝區，新的AOF檔案將缺少子程序執行期間內的修改操作。而且在子程序執行期間，父程序也會將寫命令寫入到舊AOF檔案中，如果這期間發生事故也可以用舊AOF檔案恢復。

bgrewriteaof也可以通過配置項自動觸發，配置項和其預設值如下：

auto-aof-rewrite-percentage 100 # 當前AOF檔案大小和上一次重寫後AOF檔案大小的增長百分比
auto-aof-rewrite-min-size 64mb # 觸發bgrewriteaof最小的AOF檔案大小

觸發條件虛擬碼如下：

aof_current_size # 當前AOF檔案大小
aof_base_size # 上一次重寫後AOF檔案大小

if ( (aof_current_size > auto-aof-rewrite-min-size) 
	&& (aof_current_size - aof_base_size) * 100 / aof_base_size >= auto-aof-rewrite-percentage) ) {

}

RDB與AOF

1. RDB檔案更加緊湊體積要比AOF檔案小，使用RDB檔案恢復資料也比AOF檔案要快，Redis的主從複製功能就傳輸的是RDB檔案
2. 如果發生事故RDB會比AOF丟失更多資料，RDB持久化根據save配置隔一段時間執行一次（不能過於頻繁而影響效能），而AOF持久化每一個修改命令都會寫入AOF檔案，如果appendfsync配置為 everysec，最多丟失1秒的資料
3. RDB檔案一旦被建立就不會再被修改了，所以很容易對RDB檔案進行復制來備份資料
4. AOF檔案中存的是Redis命令（以Redis協議的格式），所以人很容易看懂
5. 如果RDB持久化和AOF持久化都被開啟，Redis啟動時會優先使用AOF檔案進行資料恢復，因為AOF檔案儲存的資料更加完整

參考資料

• 《Redis設計與實現》
• 《Redis開發與運維》
• Redis中文文件