Redis設計與實現第 10 章 RDB 持久化

阿新 • • 發佈：2021-06-22

第 10 章 RDB 持久化

資料庫狀態：伺服器中的非空資料庫以及它們的鍵值對統稱為資料庫狀態

Redis 提供 RDB 持久化功能，將記憶體中的資料庫狀態儲存到磁碟中，避免資料意外丟失

RDB 檔案是一個經過壓縮的二進位制檔案，還可以通過該檔案還原生成 RDB 檔案時的資料庫狀態

10.1 RDB 檔案的建立與載入

SAVE、BGSAVE命令生成 RDB 檔案

SAVE 命令會阻塞 Redis 伺服器程序，直到檔案建立完畢，阻塞期間無法處理任何請求

BGSAVE 命令會派生子程序，由子程序負責建立 RDB 檔案，伺服器父程序繼續處理命令請求

建立 RDB 檔案的實際工作由 rdb.c/rdbSave 完成，兩個命令會以不同的方式呼叫此函式

RDB 檔案的載入工作在伺服器啟動時自動執行的，只要檢測到 RDB 檔案存在，自動載入 RDB 檔案

AOF檔案更新頻率通常比 RDB 檔案的更新頻率高，所以：

如果伺服器開啟了 AOF 持久化功能，伺服器會優先使用 AOF 檔案來還原資料庫狀態
只有在 AOF 持久化功能關閉才會使用 RDB 檔案來還原狀態

10.1.1 SAVE 命令執行時的伺服器狀態

阻塞，只有命令執行完成後客戶端的命令才會被處理

10.1.2 BGSAVE 命令執行時的伺服器狀態

伺服器可以繼續處理命令請求，但有些區別

SAVE 命令被拒絕
BGSAVE 命令也被拒絕
BGREWRITEAOF 不能同時執行
- BGSAVE 在執行，被延遲到前者完成後
- 正在執行，BGSAVE 被拒絕
- 效能方面考慮，兩個子程序同時執行大量寫入操作

10.1.3 RDB 檔案載入時伺服器的狀態

阻塞

10.2 自動間隔性儲存

設定伺服器配置 save 選項，讓伺服器妹隔一段時間自動執行一次BGSAVE 選項

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

在 900 s 內，對資料庫進行了至少一次修改

同理

三個條件滿足一個，BGSAVE 命令就會執行

10.2.1 設定儲存條件

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

以上為預設設定，如果沒有指定配置引數或者傳入啟動引數方式

伺服器會根據 save 選項設定 redisServer.saveparams 屬性

預設情況如下：

10.2.2 dirty 計數器和 lastsave 屬性

dirty計數器
- 記錄距離上一次執行 SAVE 命令或者 BGSAVE 命令之後伺服器對資料庫進行了多少次修改
lastsave
- UNIX 時間戳
  - 記錄了伺服器上一次成功執行 SAVE 命令或 BGSAVE 命令的時間

伺服器成功執行一次資料庫修改命令之後就對 dirty 計數器進行更新

10.2.3 檢查儲存條件是否滿足

serverCron 預設每隔 100 ms 執行一次，對執行的伺服器維護，其中一項工作就是檢查設定的儲存條件是否滿足，是則執行 BGSAVE 命令

10.3 RDB 檔案結構

完整的 RDB 檔案結構如下：

常量：全大寫單詞

變數和資料：全小寫單詞

REDIS：5 位元組，儲存 “REDIS” 5 個字元，方便程式快速分辨為 RDB 檔案

RDB 為二進位制資料，“REDIS” 儲存的不是 c 字串

db_version：4 位元組，為字串表示的常數， REB 版本號
database
- 零個或多個數據庫，以及資料庫中的鍵值對資料
- 如果資料庫狀態為空，此處也為空，長度 0 位元組
- 資料庫狀態非空，根據情況不同，長度不同
EOF：常量，1 位元組，標誌 RDB 檔案正文內容結束，即所有資料庫所有鍵值對載入完成
check_num：8 位元組無符號整數，校驗和，通過前四個部分計算而來，載入時計算是否與之相同驗證檔案是否損壞

10.3.1 database 部分

database 可以儲存任意多個非空資料庫

假設 0 號、3 號資料庫非空， RDB 檔案如圖，database 代表 0 號資料庫中的所有鍵值對

database 0 又可以再細分

SELECTDB：1 位元組，表明接下來讀入的是資料庫號碼
db_number：資料庫號碼，可以為1 3 5 位元組
key_value_pairs：資料庫中的所有鍵值對資料，如果有過期時間也會儲存在一起

10.3.2 key_value_pairs 部分

不帶過期時間的鍵值對

TYPE	KEY	VALUE

TYPE：1 位元組

value：字串物件，同上襦的 String 型別

帶過期時間的鍵值對

EXPIRETIME_MS	MS	TYPE	KEY	VALUE

EXPIRETIME_MS：1 位元組，告知程式即將讀入的是毫秒為單位的過期時間
ms：8 位元組的帶符號整數，毫秒為單位為 UNIX 時間戳

10.3.3 value 編碼

1.字串物件：REDIS_RDB_TYPE_STRING

value 儲存的為字串物件，編碼有 REDIS_ENCODING_INT 或者 REDIS_ENCODING_RAW

REDIS_ENCODING_INT
- 長度不超過 32 位的整數
- ENCODING 可以是 REDIS_RDB_ENC_INT8、REDIS_RDB_ENC_INT16、REDIS_RDB_ENC_INT32 代表使用幾位來儲存整數值 integer
REDIS_ENCODING_RAW
- 字串物件
- 壓縮與不壓縮儲存
  - 小於等於 20 位元組，原樣儲存
  - 大於 20 位元組，壓縮之後再儲存
  - 在伺服器開啟 RDB 檔案壓縮功能進行的
  - 否則總是無壓縮儲存
- 無壓縮
- 壓縮
  - REDIS_RDB_ENC_LZF：常量，表示字串被 LZF 演算法壓縮了，程式會對後面三個欄位使用解壓縮
  - compressed_len：壓縮之後的長度
  - origin_len：壓縮之前的長度
  - compressed_string：壓縮之後的字串