本篇文章给大家带来了关于Redis的相关知识，其中主要介绍了关于持久化的相关问题，包括了为什么需要持久化、RDB持久化、AOF持久化等等内容，下面一起来看一下，希望对大家有帮助。
推荐学习：Redis视频教程
Redis对数据的操作都是基于内存的，当遇到了进程退出、服务器宕机等意外情况，如果没有持久化机制，那么Redis中的数据将会丢失无法恢复。有了持久化机制，Redis在下次重启时可以利用之前持久化的文件进行数据恢复。Redis支持的两种持久化机制：
RDB：把当前数据生成快照保存在硬盘上。
AOF：记录每次对数据的操作到硬盘上。
在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，它恢复时是将快照文件直接读到内存里。RDB（Redis DataBase）持久化是把当前Redis中全部数据生成快照保存在硬盘上。RDB持久化可以手动触发，也可以自动触发。
redis会单独创建（fork）一个子进程来进行持久化，会先将数据写入到临时文件中，待持久化过程都结束了，再用这个临时文件替换上次持久化好了的文件。整个过程中，主进程是不进行任何IO操作的，这就确保了极高的性能。如果需要进行大规模数据的恢复，且对数据的恢复完整性不是非常敏感,那么RDB方式要比AOF方式更加的高效。RDB的缺点是最后一次持久化的数据可能丢失。
save和 bgsave命令都可以手动触发RDB持久化。
savesave命令会手动触发RDB持久化，但是save命令会阻塞Redis服务，直到RDB持久化完成。当Redis服务储存大量数据时，会造成较长时间的阻塞，不建议使用。bgsavebgsave命令也会手动触发RDB持久化，和save命令不同是：Redis服务一般不会阻塞。Redis进程会执行fork操作创建子进程，RDB持久化由子进程负责，不会阻塞Redis服务进程。Redis服务的阻塞只发生在fork阶段，一般情况时间很短。bgsave命令的具体流程如下图：
bgsave命令，Redis进程先判断当前是否存在正在执行的RDB或AOF子线程，如果存在就是直接结束。bgsave命令就结束了，自此Redis进程不会被阻塞，可以响应其他命令。除了执行以上命令手动触发以外，Redis内部可以自动触发RDB持久化。自动触发的RDB持久化都是采用bgsave的方式，减少Redis进程的阻塞。那么，在什么场景下会自动触发呢？
save的相关配置，如sava m n，它表示在m秒内数据被修改过n次时，自动触发bgsave操作。bgsave操作，并且把生成的RDB文件发送给从节点。debug reload命令时，也会自动触发bgsave操作。shutdown命令时，如果没有开启AOF持久化也会自动触发bgsave操作。RDB文件是一个紧凑的二进制压缩文件，是Redis在某个时间点的全部数据快照。所以使用RDB恢复数据的速度远远比AOF的快，非常适合备份、全量复制、灾难恢复等场景。
每次进行bgsave操作都要执行fork操作创建子经常，属于重量级操作，频繁执行成本过高，所以无法做到实时持久化，或者秒级持久化。
另外，由于Redis版本的不断迭代，存在不同格式的RDB版本，有可能出现低版本的RDB格式无法兼容高版本RDB文件的问题。
快照周期：内存快照虽然可以通过技术人员手动执行SAVE或BGSAVE命令来进行，但生产环境下多数情况都会设置其周期性执行条件。
# 周期性执行条件的设置格式为 save <seconds> <changes> # 默认的设置为： save 900 1 save 300 10 save 60 10000 # 以下设置方式为关闭RDB快照功能 save ""</changes></seconds>
以上三项默认信息设置代表的意义是：
# 文件名称 dbfilename dump.rdb # 文件保存路径 dir ./ # 如果持久化出错，主进程是否停止写入 stop-writes-on-bgsave-error yes # 是否压缩 rdbcompression yes # 导入时是否检查 rdbchecksum yes
bgsave 子进程相互不影响。但是，如果主线程要修改一块数据（例如图中的键值对 C），那么，这块数据就会被复制一份，生成该数据的副本。然后，bgsave 子进程会把这个副本数据写入 RDB 文件，而在这个过程中，主线程仍然可以直接修改原来的数据。
针对RDB不适合实时持久化的问题，Redis提供了AOF持久化方式来解决
AOF（Append Only File）持久化是把每次写命令追加写入日志中，当需要恢复数据时重新执行AOF文件中的命令就可以了。AOF解决了数据持久化的实时性，也是目前主流的Redis持久化方式。
Redis是“写后”日志，Redis先执行命令，把数据写入内存，然后才记录日志。日志里记录的是Redis收到的每一条命令，这些命令是以文本形式保存。PS: 大多数的数据库采用的是写前日志（WAL），例如MySQL，通过写前日志和两阶段提交，实现数据和逻辑的一致性。
而AOF日志采用写后日志，即先写内存，后写日志。
为什么采用写后日志？
Redis要求高性能，采用写日志有两方面好处：
但这种方式存在潜在风险：
AOF日志记录Redis的每个写命令，步骤分为：命令追加（append）、文件写入（write）和文件同步（sync）。
默认情况下，Redis是没有开启AOF的，可以通过配置redis.conf文件来开启AOF持久化，关于AOF的配置如下：
# appendonly参数开启AOF持久化 appendonly no # AOF持久化的文件名，默认是appendonly.aof appendfilename "appendonly.aof" # AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通过dir参数设置的 dir ./ # 同步策略 # appendfsync always appendfsync everysec # appendfsync no # aof重写期间是否同步 no-appendfsync-on-rewrite no # 重写触发配置 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb # 加载aof出错如何处理 aof-load-truncated yes # 文件重写策略 aof-rewrite-incremental-fsync yes
以下是Redis中关于AOF的主要配置信息：
appendfsync：这个参数项是AOF功能最重要的设置项之一，主要用于设置“真正执行”操作命令向AOF文件中同步的策略。
什么叫“真正执行”呢？还记得Linux操作系统对磁盘设备的操作方式吗？ 为了保证操作系统中I/O队列的操作效率，应用程序提交的I/O操作请求一般是被放置在linux Page Cache中的，然后再由Linux操作系统中的策略自行决定正在写到磁盘上的时机。而Redis中有一个fsync()函数，可以将Page Cache中待写的数据真正写入到物理设备上，而缺点是频繁调用这个fsync()函数干预操作系统的既定策略，可能导致I/O卡顿的现象频繁 。
与上节对应，appendfsync参数项可以设置三个值，分别是：always、everysec、no，默认的值为everysec。
no-appendfsync-on-rewrite：always和everysec的设置会使真正的I/O操作高频度的出现，甚至会出现长时间的卡顿情况，这个问题出现在操作系统层面上，所有靠工作在操作系统之上的Redis是没法解决的。为了尽量缓解这个情况，Redis提供了这个设置项，保证在完成fsync函数调用时，不会将这段时间内发生的命令操作放入操作系统的Page Cache（这段时间Redis还在接受客户端的各种写操作命令）。
auto-aof-rewrite-percentage：上文说到在生产环境下，技术人员不可能随时随地使用“BGREWRITEAOF”命令去重写AOF文件。所以更多时候我们需要依靠Redis中对AOF文件的自动重写策略。Redis中对触发自动重写AOF文件的操作提供了两个设置：
auto-aof-rewrite-percentage表示如果当前AOF文件的大小超过了上次重写后AOF文件的百分之多少后，就再次开始重写AOF文件。例如该参数值的默认设置值为100，意思就是如果AOF文件的大小超过上次AOF文件重写后的1倍，就启动重写操作。
auto-aof-rewrite-min-size：设置项表示启动AOF文件重写操作的AOF文件最小大小。如果AOF文件大小低于这个值，则不会触发重写操作。注意，auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size只是用来控制Redis中自动对AOF文件进行重写的情况，如果是技术人员手动调用“BGREWRITEAOF”命令，则不受这两个限制条件左右。
AOF会记录每个写命令到AOF文件，随着时间越来越长，AOF文件会变得越来越大。如果不加以控制，会对Redis服务器，甚至对操作系统造成影响，而且AOF文件越大，数据恢复也越慢。为了解决AOF文件体积膨胀的问题，Redis提供AOF文件重写机制来对AOF文件进行“瘦身”。
图例解释AOF重写
AOF重写会阻塞吗？
AOF重写过程是由后台进程bgrewriteaof来完成的。主线程fork出后台的bgrewriteaof子进程，fork会把主线程的内存拷贝一份给bgrewriteaof子进程，这里面就包含了数据库的最新数据。然后，bgrewriteaof子进程就可以在不影响主线程的情况下，逐一把拷贝的数据写成操作，记入重写日志。所以aof在重写时，在fork进程时是会阻塞住主线程的。
AOF日志何时会重写？
有两个配置项控制AOF重写的触发：
auto-aof-rewrite-min-size:表示运行AOF重写时文件的最小大小，默认为64MB。
auto-aof-rewrite-percentage:这个值的计算方式是，当前aof文件大小和上一次重写后aof文件大小的差值，再除以上一次重写后aof文件大小。也就是当前aof文件比上一次重写后aof文件的增量大小，和上一次重写后aof文件大小的比值。
重写日志时，有新数据写入咋整？
重写过程总结为：“一个拷贝，两处日志”。在fork出子进程时的拷贝，以及在重写时，如果有新数据写入，主线程就会将命令记录到两个aof日志内存缓冲区中。如果AOF写回策略配置的是always，则直接将命令写回旧的日志文件，并且保存一份命令至AOF重写缓冲区，这些操作对新的日志文件是不存在影响的。（旧的日志文件：主线程使用的日志文件，新的日志文件：bgrewriteaof进程使用的日志文件）
而在bgrewriteaof子进程完成日志文件的重写操作后，会提示主线程已经完成重写操作，主线程会将AOF重写缓冲中的命令追加到新的日志文件后面。这时候在高并发的情况下，AOF重写缓冲区积累可能会很大，这样就会造成阻塞，Redis后来通过Linux管道技术让aof重写期间就能同时进行回放，这样aof重写结束后只需回放少量剩余的数据即可。最后通过修改文件名的方式，保证文件切换的原子性。
在AOF重写日志期间发生宕机的话，因为日志文件还没切换，所以恢复数据时，用的还是旧的日志文件。
总结操作：
温馨提示
这里的进程和线程的概念有点混乱。因为后台的bgreweiteaof进程就只有一个线程在操作，而主线程是Redis的操作进程，也是单独一个线程。这里想表达的是Redis主进程在fork出一个后台进程之后，后台进程的操作和主进程是没有任何关联的，也不会阻塞主线程
主线程fork出子进程是如何复制内存数据的？
fork采用操作系统提供的写时复制（copy on write）机制，就是为了避免一次性拷贝大量内存数据给子进程造成阻塞。fork子进程时，子进程时会拷贝父进程的页表，即虚实映射关系（虚拟内存和物理内存的映射索引表），而不会拷贝物理内存。这个拷贝会消耗大量cpu资源，并且拷贝完成前会阻塞主线程，阻塞时间取决于内存中的数据量，数据量越大，则内存页表越大。拷贝完成后，父子进程使用相同的内存地址空间。
但主进程是可以有数据写入的，这时候就会拷贝物理内存中的数据。如下图（进程1看做是主进程，进程2看做是子进程）：
在主进程有数据写入时，而这个数据刚好在页c中，操作系统会创建这个页面的副本（页c的副本），即拷贝当前页的物理数据，将其映射到主进程中，而子进程还是使用原来的的页c。
在重写日志整个过程时，主线程有哪些地方会被阻塞？
为什么AOF重写不复用原AOF日志？
Redis 4.0 中提出了一个混合使用 AOF 日志和内存快照的方法。简单来说，内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用 AOF 日志记录这期间的所有命令操作。
这样一来，快照不用很频繁地执行，这就避免了频繁 fork 对主线程的影响。而且，AOF 日志也只用记录两次快照间的操作，也就是说，不需要记录所有操作了，因此，就不会出现文件过大的情况了，也可以避免重写开销。
如下图所示，T1 和 T2 时刻的修改，用 AOF 日志记录，等到第二次做全量快照时，就可以清空 AOF 日志，因为此时的修改都已经记录到快照中了，恢复时就不再用日志了。
这个方法既能享受到 RDB 文件快速恢复的好处，又能享受到 AOF 只记录操作命令的简单优势, 实际环境中用的很多。
数据的备份、持久化做完了，我们如何从这些持久化文件中恢复数据呢？如果一台服务器上有既有RDB文件，又有AOF文件，该加载谁呢？
其实想要从这些文件中恢复数据，只需要重新启动Redis即可。我们还是通过图来了解这个流程：
那么为什么会优先加载AOF呢？因为AOF保存的数据更完整，通过上面的分析我们知道AOF基本上最多损失1s的数据。
推荐学习：Redis视频教程
以上是完全掌握Redis持久化：RDB和AOF的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！
