持久化简介

什么是持久化

  • 利用永久性存储介质将数据进行保存,在特定的时间将保存的数据进行恢复的工作机制称为持久化.

为什么要进行持久化

  • 防止数据的意外丢失,确保数据安全性

持久化过程保存什么

  • 将当前数据状态进行保存,快照形式,存储数据结果,存储格式简单,关注点在数据
  • 将数据的操作过程进行保存,日志形式,存储操作过程,存储格式复杂,关注点在数据的操作过程

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RDB

save指令

  • 手动执行一次保存操作
save

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save指令相关配置

  • dbfilename dump.rdb : 设置本地数据库文件名,默认值为 dump.rdb,通常设置为dump-端口号.rdb
  • dir : 设置存储.rdb文件的路径,通常设置成存储空间较大的目录中,目录名称data
  • rdbcompression yes : 设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为 yes,采用 LZF 压缩,通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节省 CPU 运行时间,但会使存储的文件变大(巨大)
  • rdbchecksum yes : 设置是否进行RDB文件格式校验,该校验过程在写文件和读文件过程均进行,通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节约读写性过程约10%时间消耗,但是存储一定的数据损坏风险

bgsave指令

  • 手动启动后台保存操作,但不是立即执行
bgsave

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save指令相关配置

  • dbfilename dump.rdb : 设置本地数据库文件名,默认值为 dump.rdb,通常设置为dump-端口号.rdb
  • dir : 设置存储.rdb文件的路径,通常设置成存储空间较大的目录中,目录名称data
  • rdbcompression yes : 设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为 yes,采用 LZF 压缩,通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节省 CPU 运行时间,但会使存储的文件变大(巨大)
  • rdbchecksum yes : 设置是否进行RDB文件格式校验,该校验过程在写文件和读文件过程均进行,通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节约读写性过程约10%时间消耗,但是存储一定的数据损坏风险
  • stop-writes-on-bgsave-error yes : 后台存储过程中如果出现错误现象,是否停止保存操作,通常默认为开启状态

RDB配置

save second changes

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作用

  • 在conf文件中进行配置该参数,满足限定时间范围内key的变化数量达到指定数量即进行持久化

参数

  • second：监控时间范围
  • changes：监控key的变化量

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rdb特殊启动形式

  • 服务器运行过程中重启
debug reload
  • 关闭服务器时指定保存数据
shutdown save

默认情况下执行shutdown命令时,自动执行bgsave(如果没有开启AOF持久化功能)

总结

RDB优点

  • RDB是一个紧凑压缩的二进制文件,存储效率较高
  • RDB内部存储的是redis在某个时间点的数据快照,非常适合用于数据备份,全量复制等场景
  • RDB恢复数据的速度要比AOF快很多
  • 服务器中每X小时执行bgsave备份,并将RDB文件拷贝到远程机器中,用于灾难恢复.

RDB缺点

  • RDB方式无论是执行指令还是利用配置,无法做到实时持久化,具有较大的可能性丢失数据
  • bgsave指令每次运行要执行fork操作创建子进程,要牺牲掉一些性能
  • Redis的众多版本中未进行RDB文件格式的版本统一,有可能出现各版本服务之间数据格式无法兼容现象

AOF

AOF概念

  • AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中命令 达到恢复数据的目的.与RDB相比可以简单描述为改记录数据为记录数据产生的过程
  • AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式

AOF写数据过程

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AOF写数据三种策略(appendfsync)

  • always(每次):每次写入操作均同步到AOF文件中,数据零误差,性能较低,不建议使用.
  • everysec(每秒):每秒将缓冲区中的指令同步到AOF文件中,数据准确性较高,性能较高,建议使用,也是默认配置 在系统突然宕机的情况下丢失1秒内的数据
  • no(系统控制):由操作系统控制每次同步到AOF文件的周期,整体过程不可控

AOF配置

  • appendonly yes|no : 是否开启AOF持久化功能,默认为不开启状态
  • appendfsync always|everysec|no : AOF写数据策略
  • appendfilename filename : AOF持久化文件名,默认文件名未appendonly.aof,建议配置为appendonly-端口号.aof
  • dir : AOF持久化文件保存路径,与RDB持久化文件保持一致即可

AOF重写

随着命令不断写入AOF,文件会越来越大,为了解决这个问题,Redis引入了AOF重写机制压缩文件体积.AOF文件重写是将Redis进程内的数据转化为写命令同步到新AOF文件的过程.简单说就是将对同一个数据的若干个条命令执行结果转化成最终结果数据对应的指令进行记录.

  • 降低磁盘占用量,提高磁盘利用率
  • 提高持久化效率,降低持久化写时间,提高IO性能
  • 降低数据恢复用时,提高数据恢复效率

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AOF重写规则

  • 进程内已超时的数据不再写入文件
  • 忽略无效指令,重写时使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令 如del key1, hdel key2,srem key3,set key4 111,set key4 222
  • 对同一数据的多条写命令合并为一条命令,如lpush list1 a,lpush list1 b,lpush list1 c可以转化为:lpush list1 a b c 为防止数据量过大造成客户端缓冲区溢出,对list,set,hash,zset等类型,每条指令最多写入64个元素

AOF重写方式

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  • 手动重写
bgrewriteaof
  • 自动重写
auto-aof-rewrite-min-size size
auto-aof-rewrite-percentage percentage
  • 自动重写触发比对参数(运行指令info Persistence获取具体信息)
aof_current_size
aof_base_size
  • 自动重写触发条件

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AOF重写流程

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系统调用write和fsync说明

  • AOF缓冲区同步文件策略,由参数appendfsync控制
  • write操作会触发延迟写(delayed write)机制,Linux在内核提供页缓冲区用来提高硬盘IO性能.write操作在写入系统缓冲区后直接返回.同步硬盘操作依 赖于系统调度机制,列如:缓冲区页空间写满或达到特定时间周期.同步文件之前,如果此时系统故障宕机,缓冲区内数据将丢失.
  • fsync针对单个文件操作(比如AOF文件),做强制硬盘同步,fsync将阻塞知道写入硬盘完成后返回,保证了数据持久化.

RDB与AOF区别

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RDB与AOF的选择之惑

对数据非常敏感,建议使用默认的AOF持久化方案

  • AOF持久化策略使用everysecond,每秒钟fsync一次.该策略redis仍可以保持很好的处理性能,当出现问题时,最多丢失0-1秒内的数据.
  • 注意:由于AOF文件存储体积较大,且恢复速度较慢

数据呈现阶段有效性,建议使用RDB持久化方案

  • 数据可以良好的做到阶段内无丢失(该阶段是开发者或运维人员手工维护的),且恢复速度较快,阶段点数据恢复通常采用RDB方案
  • 注意:利用RDB实现紧凑的数据持久化会使Redis降的很低

综合比对

  • RDB与AOF的选择实际上是在做一种权衡,每种都有利有弊
  • 如不能承受数分钟以内的数据丢失,对业务数据非常敏感,选用AOF
  • 如能承受数分钟以内的数据丢失,且追求大数据集的恢复速度,选用RDB
  • 灾难恢复选用RDB
  • 双保险策略,同时开启RDB和AOF,重启后,Redis优先使用AOF来恢复数据,降低丢失数据的量