Redis持久化的幾種方式——深入解析RDB

Redis 的讀寫都是在記憶體中，所以它的效能較高，但在記憶體中的資料會隨著伺服器的重啟而丟失，為了保證資料不丟失，我們需要將記憶體中的資料儲存到磁碟，以便 Redis 重啟時能夠從磁碟中恢復原有的資料，而整個過程就叫做 Redis 持久化。

Redis 持久化也是 Redis 和 Memcached 的主要區別之一，因為 Memcached 是不具備持久化功能的。

1.持久化的幾種方式

Redis 持久化擁有以下三種方式：

快照方式（RDB, Redis DataBase）將某一個時刻的記憶體資料，以二進位制的方式寫入磁碟；
檔案追加方式（AOF, Append Only File），記錄所有的操作命令，並以文字的形式追加到檔案中；

混合持久化方式，Redis 4.0 之後新增的方式，混合持久化是結合了 RDB 和 AOF 的優點，在寫入的時候，先把當前的資料以 RDB 的形式寫入檔案的開頭，再將後續的操作命令以 AOF 的格式存入檔案，這樣既能保證 Redis 重啟時的速度，又能簡單資料丟失的風險。

因為每種持久化方案，都有特定的使用場景，讓我們先從 RDB 持久化說起吧。

2.RDB簡介

RDB（Redis DataBase）是將某一個時刻的記憶體快照（Snapshot），以二進位制的方式寫入磁碟的過程。

3.持久化觸發

RDB 的持久化觸發方式有兩類：一類是手動觸發，另一類是自動觸發。

1）手動觸發

手動觸發持久化的操作有兩個： save

和 bgsave ，它們主要區別體現在：是否阻塞 Redis 主執行緒的執行。

① save 命令

在客戶端中執行 save 命令，就會觸發 Redis 的持久化，但同時也是使 Redis 處於阻塞狀態，直到 RDB 持久化完成，才會響應其他客戶端發來的命令，所以在生產環境一定要慎用。

save 命令使用如下：

從圖片可以看出，當執行完 save 命令之後，持久化檔案 dump.rdb 的修改時間就變了，這就表示 save 成功的觸發了 RDB 持久化。
save 命令執行流程，如下圖所示：

② bgsave 命令

bgsave（background save）既後臺儲存的意思，它和 save

命令最大的區別就是 bgsave 會 fork() 一個子程序來執行持久化，整個過程中只有在 fork() 子程序時有短暫的阻塞，當子程序被建立之後，Redis 的主程序就可以響應其他客戶端的請求了，相對於整個流程都阻塞的 save 命令來說，顯然 bgsave 命令更適合我們使用。
bgsave 命令使用，如下圖所示：

bgsave 執行流程，如下圖所示：

2）自動觸發

說完了 RDB 的手動觸發方式，下面來看如何自動觸發 RDB 持久化？
RDB 自動持久化主要來源於以下幾種情況。

① save m n

save m n 是指在 m 秒內，如果有 n 個鍵發生改變，則自動觸發持久化。
引數 m 和 n 可以在 Redis 的配置檔案中找到，例如，save 60 1 則表明在 60 秒內，至少有一個鍵發生改變，就會觸發 RDB 持久化。
自動觸發持久化，本質是 Redis 通過判斷，如果滿足設定的觸發條件，自動執行一次 bgsave 命令。
注意：當設定多個 save m n 命令時，滿足任意一個條件都會觸發持久化。
例如，我們設定了以下兩個 save m n 命令：

save 60 10
save 600 1

當 60s 內如果有 10 次 Redis 鍵值發生改變，就會觸發持久化；如果 60s 內 Redis 的鍵值改變次數少於 10 次，那麼 Redis 就會判斷 600s 內，Redis 的鍵值是否至少被修改了一次，如果滿足則會觸發持久化。

② flushall

flushall 命令用於清空 Redis 資料庫，在生產環境下一定慎用，當 Redis 執行了 flushall 命令之後，則會觸發自動持久化，把 RDB 檔案清空。
執行結果如下圖所示：

③ 主從同步觸發

在 Redis 主從複製中，當從節點執行全量複製操作時，主節點會執行 bgsave 命令，並將 RDB 檔案傳送給從節點，該過程會自動觸發 Redis 持久化。

4.配置說明

合理的設定 RDB 的配置，可以保障 Redis 高效且穩定的執行，下面一起來看 RDB 的配置項都有哪些？

RDB 配置引數可以在 Redis 的配置檔案中找見，具體內容如下：

# RDB 儲存的條件
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# bgsave 失敗之後，是否停止持久化資料到磁碟，yes 表示停止持久化，no 表示忽略錯誤繼續寫檔案。
stop-writes-on-bgsave-error yes

# RDB 檔案壓縮
rdbcompression yes

# 寫入檔案和讀取檔案時是否開啟 RDB 檔案檢查，檢查是否有無損壞，如果在啟動是檢查發現損壞，則停止啟動。
rdbchecksum yes

# RDB 檔名
dbfilename dump.rdb

# RDB 檔案目錄
dir ./

其中比較重要的引數如下列表：
① save 引數
它是用來配置觸發 RDB 持久化條件的引數，滿足儲存條件時將會把資料持久化到硬碟。
預設配置說明如下：

save 900 1：表示 900 秒內如果至少有 1 個 key 值變化，則把資料持久化到硬碟；
save 300 10：表示 300 秒內如果至少有 10 個 key 值變化，則把資料持久化到硬碟；
save 60 10000：表示 60 秒內如果至少有 10000 個 key 值變化，則把資料持久化到硬碟。

② rdbcompression 引數
它的預設值是 yes 表示開啟 RDB 檔案壓縮，Redis 會採用 LZF 演算法進行壓縮。如果不想消耗 CPU 效能來進行檔案壓縮的話，可以設定為關閉此功能，這樣的缺點是需要更多的磁碟空間來儲存檔案。
③ rdbchecksum 引數
它的預設值為 yes 表示寫入檔案和讀取檔案時是否開啟 RDB 檔案檢查，檢查是否有無損壞，如果在啟動是檢查發現損壞，則停止啟動。

5.配置查詢

Redis 中可以使用命令查詢當前配置引數。查詢命令的格式為：config get xxx ，例如，想要獲取 RDB 檔案的儲存名稱設定，可以使用 config get dbfilename ，執行效果如下圖所示：

查詢 RDB 的檔案目錄，可使用命令 config get dir ，執行效果如下圖所示：

6.配置設定

設定 RDB 的配置，可以通過以下兩種方式：

手動修改 Redis 配置檔案；
使用命令列設定，例如，使用 config set dir "/usr/data" 就是用於修改 RDB 的儲存目錄。

注意：手動修改 Redis 配置檔案的方式是全域性生效的，即重啟 Redis 伺服器設定引數也不會丟失，而使用命令修改的方式，在 Redis 重啟之後就會丟失。但手動修改 Redis 配置檔案，想要立即生效需要重啟 Redis 伺服器，而命令的方式則不需要重啟 Redis 伺服器。

小貼士：Redis 的配置檔案位於 Redis 安裝目錄的根路徑下，預設名稱為 redis.conf。

7.RDB 檔案恢復

當 Redis 伺服器啟動時，如果 Redis 根目錄存在 RDB 檔案 dump.rdb，Redis 就會自動載入 RDB 檔案恢復持久化資料。
如果根目錄沒有 dump.rdb 檔案，請先將 dump.rdb 檔案移動到 Redis 的根目錄。
驗證 RDB 檔案是否被載入
Redis 在啟動時有日誌資訊，會顯示是否載入了 RDB 檔案，我們執行 Redis 啟動命令：src/redis-server redis.conf ，如下圖所示：

從日誌上可以看出， Redis 服務在啟動時已經正常載入了 RDB 檔案。

小貼士：Redis 伺服器在載入 RDB 檔案期間，會一直處於阻塞狀態，直到載入工作完成為止。

8.RDB 優缺點

1）RDB 優點

RDB 的內容為二進位制的資料，佔用記憶體更小，更緊湊，更適合做為備份檔案；
RDB 對災難恢復非常有用，它是一個緊湊的檔案，可以更快的傳輸到遠端伺服器進行 Redis 服務恢復；
RDB 可以更大程度的提高 Redis 的執行速度，因為每次持久化時 Redis 主程序都會 fork() 一個子程序，進行資料持久化到磁碟，Redis 主程序並不會執行磁碟 I/O 等操作；
與 AOF 格式的檔案相比，RDB 檔案可以更快的重啟。

2）RDB 缺點
因為 RDB 只能儲存某個時間間隔的資料，如果中途 Redis 服務被意外終止了，則會丟失一段時間內的 Redis 資料；
RDB 需要經常 fork() 才能使用子程序將其持久化在磁碟上。如果資料集很大，fork() 可能很耗時，並且如果資料集很大且 CPU 效能不佳，則可能導致 Redis 停止為客戶端服務幾毫秒甚至一秒鐘。

9.禁用持久化

禁用持久化可以提高 Redis 的執行效率，如果對資料丟失不敏感的情況下，可以在連線客戶端的情況下，執行 config set save "" 命令即可禁用 Redis 的持久化，如下圖所示：

10.小結

通過本文我們可以得知，RDB 持久化分為手動觸發和自動觸發兩種方式，它的優點是儲存檔案小，Redis 啟動時恢復資料比較快，缺點是有丟失資料的風險。RDB 檔案的恢復也很簡單，只需要把 RDB 檔案放到 Redis 的根目錄，在 Redis 啟動時就會自動載入並恢復資料。

11.思考題

如果 Redis 伺服器 CPU 佔用過高，可能是什麼原因導致的？歡迎各位在評論區，寫下你們的答案。

12.參考&鳴謝

https://redis.io/topics/persistence
https://blog.csdn.net/qq_36318234/article/details/79994133
https://www.cnblogs.com/ysocean/p/9114268.html
https://www.cnblogs.com/wdliu/p/9377278.html