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10 分钟彻底理解 Redis 的持久化和主从复制

木马童年 2020-10-31 08:35 73 0

在这篇文章,我们继续有关Redis方面知识的学习,一起了解一下其中一个非常重要的内容:Redis的持久化机制。什么是Redis持久化?Redis作为一个键值对内存数据库(NoSQL),数据都存储在内存当中,在处理客户端请求时,所 ...

在这篇文章,我们继续有关Redis方面知识的学习,一起了解一下其中一个非常重要的内容:Redis的持久化机制。

什么是Redis持久化?

Redis作为一个键值对内存数据库(NoSQL),数据都存储在内存当中,在处理客户端请求时,所有操作都在内存当中进行,如下所示:

这样做有什么问题呢?

其实,只要稍微有点计算机基础知识的人都知道,存储在内存当中的数据,只要服务器关机(各种原因引起的),内存中的数据就会消失了,不仅服务器关机会造成数据消失,Redis服务器守护进程退出,内存中的数据也一样会消失。

对于只把Redis当缓存来用的项目来说,数据消失或许问题不大,重新从数据源把数据加载进来就可以了,但如果直接把用户提交的业务数据存储在Redis当中,把Redis作为数据库来使用,在其放存储重要业务数据,那么Redis的内存数据丢失所造成的影响也许是毁灭性。

为了避免内存中数据丢失,Redis提供了对持久化的支持,我们可以选择不同的方式将数据从内存中保存到硬盘当中,使数据可以持久化保存。

Redis提供了RDB和AOF两种不同的数据持久化方式,下面我们就来详细介绍一下这种不同的持久化方式吧。

RDB

RDB是一种快照存储持久化方式,具体就是将Redis某一时刻的内存数据保存到硬盘的文件当中,默认保存的文件名为dump.rdb,而在Redis服务器启动时,会重新加载dump.rdb文件的数据到内存当中恢复数据。

开启RDB持久化方式

开启RDB持久化方式很简单,客户端可以通过向Redis服务器发送save或bgsave命令让服务器生成rdb文件,或者通过服务器配置文件指定触发RDB条件。

1. save命令

save命令是一个同步操作。

# 同步数据到磁盘上

> save

当客户端向服务器发送save命令请求进行持久化时,服务器会阻塞save命令之后的其他客户端的请求,直到数据同步完成。

如果数据量太大,同步数据会执行很久,而这期间Redis服务器也无法接收其他请求,所以,较好不要在生产环境使用save命令。

2. bgsave

与save命令不同,bgsave命令是一个异步操作。

# 异步保存数据集到磁盘上

> bgsave

10 分钟彻底理解 Redis 的持久化和主从复制

当客户端发服务发出bgsave命令时,Redis服务器主进程会forks一个子进程来数据同步问题,在将数据保存到rdb文件之后,子进程会退出。

所以,与save命令相比,Redis服务器在处理bgsave采用子线程进行IO写入,而主进程仍然可以接收其他请求,但forks子进程是同步的,所以forks子进程时,一样不能接收其他请求,这意味着,如果forks一个子进程花费的时间太久(一般是很快的),bgsave命令仍然有阻塞其他客户的请求的情况发生。

3. 服务器配置自动触发

除了通过客户端发送命令外,还有一种方式,就是在Redis配置文件中的save指定到达触发RDB持久化的条件,比如【多少秒内至少达到多少写操作】就开启RDB数据同步。

例如我们可以在配置文件redis.conf指定如下的选项:

# 900s内至少达到一条写命令

save 900 1

# 300s内至少达至10条写命令

save 300 10

# 60s内至少达到10000条写命令

save 60 10000

之后在启动服务器时加载配置文件。

# 启动服务器加载配置文件

redis-server redis.conf

这种通过服务器配置文件触发RDB的方式,与bgsave命令类似,达到触发条件时,会forks一个子进程进行数据同步,不过较好不要通过这方式来触发RDB持久化,因为设置触发的时间太短,则容易频繁写入rdb文件,影响服务器性能,时间设置太长则会造成数据丢失。

rdb文件

前面介绍了三种让服务器生成rdb文件的方式,无论是由主进程生成还是子进程来生成,其过程如下:

生成临时rdb文件,并写入数据。

完成数据写入,用临时文代替代正式rdb文件。

删除原来的db文件。

RDB默认生成的文件名为dump.rdb,当然,我可以通过配置文件进行更加详细配置,比如在单机下启动多个redis服务器进程时,可以通过端口号配置不同的rdb名称,如下所示:

# 是否压缩rdb文件

rdbcompression yes

# rdb文件的名称

dbfilename redis-6379.rdb

# rdb文件保存目录

dir ~/redis/

RDB的几个优点

与AOF方式相比,通过rdb文件恢复数据比较快。

rdb文件非常紧凑,适合于数据备份。

通过RDB进行数据备,由于使用子进程生成,所以对Redis服务器性能影响较小。

RDB的几个缺点

如果服务器宕机的话,采用RDB的方式会造成某个时段内数据的丢失,比如我们设置10分钟同步一次或5分钟达到1000次写入就同步一次,那么如果还没达到触发条件服务器就死机了,那么这个时间段的数据会丢失。

使用save命令会造成服务器阻塞,直接数据同步完成才能接收后续请求。

使用bgsave命令在forks子进程时,如果数据量太大,forks的过程也会发生阻塞,另外,forks子进程会耗费内存。

AOF

聊完了RDB,来聊聊Redis的另外一个持久化方式:AOF(Append-only file)。

与RDB存储某个时刻的快照不同,AOF持久化方式会记录客户端对服务器的每一次写操作命令,并将这些写操作以Redis协议追加保存到以后缀为aof文件末尾,在Redis服务器重启时,会加载并运行aof文件的命令,以达到恢复数据的目的。

10 分钟彻底理解 Redis 的持久化和主从复制

开启AOF持久化方式

Redis默认不开启AOF持久化方式,我们可以在配置文件中开启并进行更加详细的配置,如下面的redis.conf文件:

# 开启aof机制

appendonly yes

# aof文件名

appendfilename "appendonly.aof"

# 写入策略,always表示每个写操作都保存到aof文件中,也可以是everysec或no

appendfsync always

# 默认不重写aof文件

no-appendfsync-on-rewrite no

# 保存目录

dir ~/redis/

三种写入策略

在上面的配置文件中,我们可以通过appendfsync选项指定写入策略,有三个选项。

appendfsync always

# appendfsync everysec

# appendfsync no

1. always

客户端的每一个写操作都保存到aof文件当,这种策略很安全,但是每个写请注都有IO操作,所以也很慢。

2. everysec

appendfsync的默认写入策略,每秒写入一次aof文件,因此,最多可能会丢失1s的数据。

3. no

Redis服务器不负责写入aof,而是交由操作系统来处理什么时候写入aof文件。更快,但也是最不安全的选择,不推荐使用。

AOF文件重写

AOF将客户端的每一个写操作都追加到aof文件末尾,比如对一个key多次执行incr命令,这时候,aof保存每一次命令到aof文件中,aof文件会变得非常大。

incr num 1

incr num 2

incr num 3

incr num 4

incr num 5

incr num 6

...

incr num 100000

aof文件太大,加载aof文件恢复数据时,就会非常慢,为了解决这个问题,Redis支持aof文件重写,通过重写aof,可以生成一个恢复当前数据的最少命令集,比如上面的例子中那么多条命令,可以重写为:

set num 100000

aof文件是一个二进制文件,并不是像上面的例子一样,直接保存每个命令,而使用Redis自己的格式,上面只是方便演示。

两种重写方式

通过在redis.conf配置文件中的选项no-appendfsync-on-rewrite可以设置是否开启重写,这种方式会在每次fsync时都重写,影响服务器性以,因此默认值为no,不推荐使用。

# 默认不重写aof文件

no-appendfsync-on-rewrite no

客户端向服务器发送bgrewriteaof命令,也可以让服务器进行AOF重写。

# 让服务器异步重写追加aof文件命令

> bgrewriteaof

10 分钟彻底理解 Redis 的持久化和主从复制

重写aof文件的好处

压缩aof文件,减少磁盘占用量。

将aof的命令压缩为最小命令集,加快了数据恢复的速度。

AOF文件损坏

在写入aof日志文件时,如果Redis服务器宕机,则aof日志文件文件会出格式错误,在重启Redis服务器时,Redis服务器会拒绝载入这个aof文件,可以通过以下步骤修复aof并恢复数据。

备份现在aof文件,以防万一。

使用redis-check-aof命令修复aof文件,该命令格式如下:

# 修复aof日志文件

$ redis-check-aof -fix file.aof

重启Redis服务器,加载已经修复的aof文件,恢复数据。

AOF的优点

AOF只是追加日志文件,因此对服务器性能影响较小,速度比RDB要快,消耗的内存较少。

AOF的缺点

AOF方式生成的日志文件太大,即使通过AFO重写,文件体积仍然很大。

恢复数据的速度比RDB慢。

选择RDB还是AOF呢?

通过上面的介绍,我们了解了RDB与AOF各自的优点与缺点,到底要如何选择呢?

通过下面的表示,我们可以从几个方面对比一下RDB与AOF,在应用时,要根本自己的实际需求,选择RDB或者AOF,其实,如果想要数据足够安全,可以两种方式都开启,但两种持久化方式同时进行IO操作,会严重影响服务器性能,因此有时候不得不做出选择。

10 分钟彻底理解 Redis 的持久化和主从复制

当RDB与AOF两种方式都开启时,Redis会优先使用AOF日志来恢复数据,因为AOF保存的文件比RDB文件更完整。

小结

上面讲了一大堆Redis的持久化机制的知识,其实,如果你只是单纯把Redis作为缓存服务器,那么可以完全不用考虑持久化,但是,在如今的大多数服务器架构中,Redis的单单只是扮演一个缓存服务器的角色,还可以作为数据库,保存我们的业务数据,此时,我们则需要好好了解有关Redis持久化策略的区别与选择。

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