redis持久化

一、什么是持久化?

持久化:就是将内存中的数据,写入到磁盘上,并且永久存在

二、redis持久化类型

  • RDB

  • AOF

RDB和AOF对比

定义对比

iShot2020-05-0418.54.38

优缺点对比

iShot2020-05-0418.55.47

工作方式对比

iShot2020-05-0418.56.04

2.1RDB持久化

2.1.1 RDB持久化介绍

可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照(point-in-time snapshot)

2.1.2 RDB持久化优点

  • RDB是一种表示某个即时点的Redis数据的紧凑文件。RDB文件适合用于备份。例如,你可能想要每小时归档最近24小时的RDB文件,每天保存近30天的RDB快照。这允许你很容易的恢复不同版本的数据集以容灾
  • RDB非常适合于灾难恢复,作为一个紧凑的单一文件,可以被传输到远程的数据中心
  • RDB最大化了Redis的性能,因为Redis父进程持久化时唯一需要做的是启动(fork)一个子进程,由子进程完成所有剩余工作。父进程实例不需要执行像磁盘IO这样的操作
  • RDB在重启保存了大数据集的实例时比AOF要快

2.1.3 RDB持久化缺点

  • 当你需要在Redis停止工作(例如停电)时最小化数据丢失,RDB可能不太好。你可以配置不同的保存点(save point)来保存RDB文件(例如,至少5分钟和对数据集100次写之后,但是你可以有多个保存点)。然而,你通常每隔5分钟或更久创建一个RDB快照,所以一旦Redis因为任何原因没有正确关闭而停止工作,你就得做好最近几分钟数据丢失的准备了
  • RDB需要经常调用fork()子进程来持久化到磁盘。如果数据集很大的话,fork()比较耗时,结果就是,当数据集非常大并且CPU性能不够强大的话,Redis会停止服务客户端几毫秒甚至一秒。AOF也需要fork(),但是你可以调整多久频率重写日志而不会有损(trade-off)持久性(durability)

2.1.4 RDB持久化优缺点总结

  • 优点:速度快,适合于用作备份,主从复制也是基于RDB持久化功能实现的
  • 缺点:会有数据丢失、导致服务停止几秒

2.1.5 RDB持久化配置参数

RDB持久化核心配置参数

#持久化数据文件存储位置
dir /etc/redis/6379

#rdb持久化数据文件名
dbfilename dump.rdb

#900秒(15分钟)内有1个更改
save 900 1

#300秒(5分钟)内有10个更改
save 300 10

#60秒(1分钟)内有10000个更改
save 60 10000

配置RDB持久化

⚠️save这里这是做演示,还是要根据实际使用情况进行修改,例如我们线上主流的配置是 7200 10

1.编辑配置文件
cat > /etc/redis/6379/redis.conf <<EOF
#持久化数据文件存储位置
dir /etc/redis/6379

#rdb持久化数据文件名
dbfilename dump.rdb

#900秒(15分钟)内有1个更改
save 900 1

#300秒(5分钟)内有10个更改
save 300 10

#60秒(1分钟)内有10000个更改
save 60 10000
EOF

2.重启redis
127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
not connected> 

#指定配置文件启动
redis-server /etc/redis/6379/redis.conf


3.写入数据
#连接redis,如果设置了密码,使用-a参数
redis-cli
127.0.0.1:6379> set a 1
OK
127.0.0.1:6379> set b 2
OK

4.手动保存RDB持久化
127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started

5.查看RDB持久化文件
dump.rdb就是RDB持久化文件
$ ll
total 16
-rw-r--r-- 1 root root   92 Dec 10 19:31 dump.rdb
-rw-r--r-- 1 root root  410 Dec 10 19:22 redis.conf
-rw-r--r-- 1 root root 4314 Dec 10 19:31 redis.log

2.2AOF持久化

2.2.1 AOF持久化介绍

AOF(append only file)只追加文件,记录服务器执行的所有写操作命令,并在服务器启动时,通过重新执行这些命令来还原数据集。 AOF 文件中的命令全部以 Redis 协议的格式来保存,新命令会被追加到文件的末尾

AOF持久化原理

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2.2.2 AOF持久化优点

  • 使用AOF Redis会更具有可持久性(durable):你可以有很多不同的fsync策略:没有fsync,每秒fsync,每次请求时fsync。使用默认的每秒fsync策略,写性能也仍然很不错(fsync是由后台线程完成的,主线程继续努力地执行写请求),即便你也就仅仅只损失一秒钟的写数据
  • AOF日志是一个追加文件,所以不需要定位,在断电时也没有损坏问题。即使由于某种原因文件末尾是一个写到一半的命令(磁盘满或者其他原因),redis-check-aof工具也可以很轻易的修复
  • 当AOF文件变得很大时,Redis会自动在后台进行重写。重写是绝对安全的,因为Redis继续往旧的文件中追加,使用创建当前数据集所需的最小操作集合来创建一个全新的文件,一旦第二个文件创建完毕,Redis就会切换这两个文件,并开始往新文件追加
  • AOF文件里面包含一个接一个的操作,以易于理解和解析的格式存储。你也可以轻易的导出一个AOF文件。例如,即使你不小心错误地使用FLUSHALL命令清空一切,如果此时并没有执行重写,你仍然可以保存你的数据集,你只要停止服务器,删除最后一条命令,然后重启Redis就可以

2.2.3 AOF持久化缺点

  • 对同样的数据集,AOF文件通常要大于等价的RDB文件
  • AOF可能比RDB慢,这取决于准确的fsync策略。通常fsync设置为每秒一次的话性能仍然很高,如果关闭fsync,即使在很高的负载下也和RDB一样的快。不过,即使在很大的写负载情况下,RDB还是能提供能好的最大延迟保证
  • 在过去,我们经历了一些针对特殊命令(例如,像BRPOPLPUSH这样的阻塞命令)的罕见bug,导致在数据加载时无法恢复到保存时的样子。这些bug很罕见,我们也在测试套件中进行了测试,自动随机创造复杂的数据集,然后加载它们以检查一切是否正常,但是,这类bug几乎不可能出现在RDB持久化中。为了说得更清楚一点:Redis AOF是通过递增地更新一个已经存在的状态,像MySQL或者MongoDB一样,而RDB快照是一次又一次地从头开始创造一切,概念上更健壮。但是,要注意Redis每次重写AOF时都是以当前数据集中的真实数据从头开始,相对于一直追加的AOF文件(或者一次重写读取老的AOF文件而不是读内存中的数据)对bug的免疫力更强。我们还没有收到一份用户在真实世界中检测到崩溃的报告

2.2.4 AOF持久化优缺点总结

  • 优点:可以最大程度保证数据不丢失
  • 缺点:日志记录量级比较大

2.2.5 AOF持久化配置参数

AOF持久化核心配置参数

#是否打开AOF日志功能
appendonly yes/no

以下三种方法只能同时打开一种
#每一条命令都立即同步到AOF
appendfsync always
#每秒写一次
appendfsync everysec
#写入工作交给操作系统,由操作系统判断缓冲区大小,统一写入到AOF
appendfsync no

配置AOF持久化

1.编辑配置文件
cat >/etc/redis/6379/redis.conf <<EOF
#持久化数据文件存储位置
dir /etc/redis/6379

#打开AOF日志功能
appendonly yes

#每一条命令立即同步到AOF
appendfsync always
EOF


2.重启redis
127.0.0.1:6379> SHUTDOWN
not connected> 

#指定配置文件启动
redis-server /etc/redis/6379/redis.conf 

3.写入数据
#连接redis,如果设置了密码,使用-a参数
redis-cli
127.0.0.1:6379> set name hehe
OK

4.查看AOF文件
appendonly.aof就是AOF持久化日志文件
$ ll /etc/redis/6379/
total 20
-rw-r--r-- 1 root root   56 Dec 10 19:49 appendonly.aof
-rw-r--r-- 1 root root   92 Dec 10 19:49 dump.rdb
-rw-r--r-- 1 root root  182 Dec 10 19:49 redis.conf
-rw-r--r-- 1 root root 6358 Dec 10 19:49 redis.log

5.AOF文件内容
$ cat /etc/redis/6379/appendonly.aof 
*2
$6
SELECT
$1
0
*3
$3
set
$4
name
$4
hehe
*3
$3
set
$4
test
$4
test

三、如何选择RDB和AOF

1.一般来说,如果想达到足以媲美 PostgreSQL 的数据安全性, 你应该同时使用两种持久化功能

2.如果你非常关心你的数据,但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失, 那么你可以只使用 RDB 持久化

3.有很多用户单独使用AOF,但是我们并不鼓励这样,因为时常进行RDB快照非常方便于数据库备份,启动速度也较之快,还避免了AOF引擎的bug

4.在企业中,通常都使用RDB来做持久化,因为一般redis是在做MySQL的缓存,就算缓存数据丢失,真实的数据还是在MySQL中,之所以用缓存是为了速度,性能而考虑,所以还是建议使用RDB持久化,相对来说会好一些,除非专门用redis来做一个key:value的数据库,而且数据很重要,那么可以考虑使用AOF

注意:基于这些原因,将来我们可能会统一AOF和RDB为一种单一的持久化模型(长远计划)

RDB和AOF持久化对比

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四、RDB与AOF工作方式

4.1 RDB

4.1.1 RDB快照工作方式

1.默认情况下,Redis保存数据集快照到磁盘,名为dump.rdb的二进制文件。你可以设置让Redis在N秒内至少有M次数据集改动时保存数据集,或者你也可以手动调用SAVE或者BGSAVE命令

2.在上文中我们已经在配置文件中做过对应的配置:

例如,这个配置会让Redis在每个60秒内至少有1000次键改动时自动转储数据集到磁盘:

save 60 1000

3.当 Redis 需要保存 dump.rdb 文件时,服务器执行以下操作:

  • Redis 调用 fork() ,同时拥有父进程和子进程
  • 子进程将数据集写入到一个临时的 RDB 文件中。当子进程完成对新 RDB 文件的写入时, Redis 用新RDB 文件替换原来的 RDB 文件,并删除旧的 RDB 文件

4.这种方式使得 Redis 可以从写时复制机制中获益

RDB是先将数据集写入到一个临时文件,当临时文件全部写完时,再覆盖dump.rdb文件

4.1.2 RDB持久化方式 save、bgsave、自动化

save

该命令会阻塞当前Redis服务器,执行save命令期间,Redis不能处理其他命令,直到RDB过程完成为止。具体流程如下:

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bgsave

执行该命令时,Redis会在后台异步进行快照操作,快照同时还可以响应客户端请求。具体流程如下:

iShot2020-05-0420.31.43

自动化

自动触发是由我们的配置文件来完成的。在redis.conf配置文件中,里面有如下配置,我们可以去设置:

①save:这里是用来配置触发 Redis的 RDB 持久化条件,也就是什么时候将内存中的数据保存到硬盘。比如save m n。表示m秒内数据集存在n次修改时,自动触发bgsave。

默认如下配置:

  • save 900 1

    • 表示900 秒内如果至少有 1 个 key 的值变化,则保存save 900 1
  • save 300 10

    • 表示300 秒内如果至少有 10 个 key 的值变化,则保存save 300 10
  • save 60 10000

    • 表示60 秒内如果至少有 10000 个 key 的值变化,则保存save 60 10000

不需要持久化,那么你可以注释掉所有的 save 行来停用保存功能。

②stop-writes-on-bgsave-error :默认值为yes。当启用了RDB且最后一次后台保存数据失败,Redis是否停止接收数据。这会让用户意识到数据没有正确持久化到磁盘上,否则没有人会注意到灾难(disaster)发生了。如果Redis重启了,那么又可以重新开始接收数据了

③rdbcompression ;默认值是yes。对于存储到磁盘中的快照,可以设置是否进行压缩存储。

④rdbchecksum :默认值是yes。在存储快照后,我们还可以让redis使用CRC64算法来进行数据校验,但是这样做会增加大约10%的性能消耗,如果希望获取到最大的性能提升,可以关闭此功能。

⑤dbfilename :设置快照的文件名,默认是 dump.rdb

⑥dir:设置快照文件的存放路径,这个配置项一定是个目录,而不能是文件名。


save于bgsave对比

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4.2 AOF

4.2.1 AOF重写功能

1.因为 AOF 的运作方式是不断地将命令追加到文件的末尾,所以随着写入命令的不断增加, AOF 文件的体积也变得越来越大。举个例子,如果你对一个计数器调用了 100 次 INCR ,那么仅仅是为了保存这个计数器的当前值, AOF 文件就需要使用 100 条记录。然而在实际上,只使用一条 SET 命令已经足以保存计数器的当前值了,其余 99 条记录实际上都是多余的

2.为了处理这种情况, Redis 支持一种有趣的特性:可以在不断服务客户端的情况下,对 AOF 文件进行重建。执行 BGREWRITEAOF 命令, Redis 将生产一个新的 AOF 文件,这个文件包含重建当前数据集所需的最少命令

AOF重写原理

iShot2020-05-0420.45.50

4.2.2 AOF有多持久

你可以配置 Redis 多久才将数据 fsync 到磁盘一次。

有三个选项:

  • always:每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync :非常慢,也非常安全。
  • everysec:每秒 fsync 一次:足够快(和使用 RDB 持久化差不多,)并且在故障时只会丢失1秒钟的数据。
  • no:从不 fsync,将数据交给操作系统来处理。更快,也更不安全的选择。

推荐(并且也是默认)的措施为每秒 fsync 一次,这种 fsync 策略可以兼顾速度和安全性。

总之fsync 的策略在实际使用中非常慢,即使在 Redis2.0 对相关的程序进行了改进之后仍是如此。频繁调用 fsync 注定了这种策略不可能快得起来。

iShot2020-05-0420.44.06

4.2.3 AOF文件出错解决方法

服务器可能在程序正在对AOF文件进行写入时停机,如果停机造成了AOF文件出错,那么 Redis 在重启时会拒绝载入这个 AOF 文件,从而确保数据的一致性不会被破坏

当发生 AOF 文件出错时,可以用以下方法来修复出错的 AOF 文件:

  • 1.为现有的 AOF 文件创建一个备份
  • 2.使用 Redis 附带的 redis-check-aof 程序,对原来的AOF文件进行修复。redis-check-aof --fix
  • 3.使用 diff -u 对比修复后的 AOF 文件和原始 AOF 文件的备份,查看两个文件之间的不同之处
  • 4.重启 Redis 服务器,等待服务器载入修复后的 AOF 文件,并进行数据恢复

4.3 RDB和AOF之间的相互作用

  • 在版本号大于等于 2.4 的 Redis 中, BGSAVE 执行的过程中,不可以执行 BGREWRITEAOF 。 反过来说,在 BGREWRITEAOF 执行的过程中,也不可以执行 BGSAVE
  • 这可以防止两个 Redis 后台进程同时对磁盘进行大量的 I/O 操作。如果 BGSAVE 正在执行,并且用户显示地调用 BGREWRITEAOF 命令,那么服务器将向用户回复一个 OK 状态,并告知用户, BGREWRITEAOF 已经被预定执行; 一旦 BGSAVE 执行完毕, BGREWRITEAOF 就会正式开始
  • 当 Redis 启动时,如果 RDB 持久化和 AOF 持久化都被打开了,那么程序会优先使用 AOF 文件来恢复数据集,因为 AOF 文件所保存的数据通常是最完整的

五、redis备份

5.1 备份策略

1.Redis 对于数据备份是非常友好的,因为你可以在服务器运行的时候对 RDB 文件进行复制: RDB 文件一旦被创建,就不会进行任何修改

2.当服务器要创建一个新的 RDB 文件时,它先将文件的内容保存在一个临时文件里面,当临时文件写入完毕时,程序才使用临时文件替换原来的 RDB 文件

3.这也就是说,无论何时, 复制 RDB 文件都是绝对安全的

以下是我们的建议:

  • 创建一个定期任务(cron job), 每小时将一个 RDB 文件备份到一个文件夹, 并且每天将一个 RDB 文件备份到另一个文件夹

  • 确保快照的备份都带有相应的日期和时间信息, 每次执行定期任务脚本时, 使用 find 命令来删除过期的快照: 比如说, 你可以保留最近 48 小时内的每小时快照, 还可以保留最近一两个月的每日快照

  • 至少每天一次, 将 RDB 备份到你的数据中心之外, 或者至少是备份到你运行 Redis 服务器的物理机器之外

5.2 redis备份、恢复

redis持久化就是redis备份

将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可,使用CONFIG GET dir命令获取redis目录

六、redis持久化高级配置

RDB持久化高级配置

#后台备份进程出错时,主进程停不停止写入? 主进程不停止容易造成数据不一致
stop-writes-on-bgsave-error yes

#导出的rdb文件是否压缩 如果rdb的大小很大的话建议这么做
rdbcompression yes 

#导入rbd恢复数据时,要不要检验rdb的完整性 验证版本是不是一致
rdbchecksum yes

AOF持久化高级配置

#正在导出rdb快照的过程中,要不要停止同步aof
no-appendfsync-on-rewrite yes/no

#aof文件大小比起上次重写时的大小,增长率100%时重写,缺点:业务开始的时候,会重复重写多次
auto-aof-rewrite-percentage 100

#aof文件,至少超过64M时,重写
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
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