持久化（persistence）

Redis 持久化

Redis 提供了多種不同級別的持久化方式：

• RDB 持久化可以在指定的時間間隔內(nèi)生成數(shù)據(jù)集的時間點快照（point-in-time snapshot）。
• AOF 持久化記錄服務(wù)器執(zhí)行的所有寫操作命令，并在服務(wù)器啟動時，通過重新執(zhí)行這些命令來還原數(shù)據(jù)集。AOF 文件中的命令全部以 Redis 協(xié)議的格式來保存，新命令會被追加到文件的末尾(每秒寫一次)。 Redis 還可以在后臺對AOF 文件進行重寫（rewrite），使得 AOF 文件的體積不會超出保存數(shù)據(jù)集狀態(tài)所需的實際大小。
• Redis 還可以同時使用 AOF 持久化和 RDB 持久化。在這種情況下，當(dāng) Redis 重啟時，它會優(yōu)先使用 AOF 文件來還原數(shù)據(jù)集， 因為 AOF 文件保存的數(shù)據(jù)集通常比 RDB 文件所保存的數(shù)據(jù)集更完整。
• 你甚至可以關(guān)閉持久化功能，讓數(shù)據(jù)只在服務(wù)器運行時存在。

了解 RDB 持久化和 AOF 持久化之間的異同是非常重要的，以下幾個小節(jié)將詳細地介紹這這兩種持久化功能，并對它們的相同和不同之處進行說明。

RDB 的優(yōu)點

• RDB 是一個非常緊湊（compact）的文件，它保存了 Redis 在某個時間點上的數(shù)據(jù)集。 這種文件非常適合用于進行備份： 比如說，你可以在最近的 24 小時內(nèi)，每小時備份一次 RDB 文件，并且在每個月的每一天，也備份一個 RDB 文件。 這樣的話，即使遇上問題，也可以隨時將數(shù)據(jù)集還原到不同的版本。
• RDB 非常適用于災(zāi)難恢復(fù)（disaster recovery）（多個備份）：它只有一個文件，并且內(nèi)容都非常緊湊，可以（在加密后）將它傳送到別的數(shù)據(jù)中心。
• RDB 可以最大化 Redis 的性能：父進程在保存 RDB 文件時唯一要做的就是?（fork?）分出一個子進程，然后這個子進程就會處理接下來的所有保存工作，父進程無須執(zhí)行任何磁盤 I/O 操作。
• RDB 在恢復(fù)大數(shù)據(jù)集時的速度比 AOF 的恢復(fù)速度要快。
• (我們知道Redis對客戶端響應(yīng)請求的工作模型是單進程和單線程的，如果在主進程內(nèi)啟動一個線程，這樣會造成對數(shù)據(jù)的競爭條件，為了避免使用鎖降低性能。基于以上兩點這就是為什么Redis通過啟動一個進程來執(zhí)行RDB了。)

RDB 的缺點

• 如果你需要盡量避免在服務(wù)器故障時丟失數(shù)據(jù)，那么 RDB 不適合你。 雖然 Redis 允許你設(shè)置不同的保存點（save point）來控制保存 RDB 文件的頻率， 但是， 因為RDB 文件需要保存整個數(shù)據(jù)集的狀態(tài)， 所以它并不是一個輕松的操作。 因此你可能會至少 5 分鐘才保存一次 RDB 文件。 在這種情況下， 一旦發(fā)生故障停機，你就可能會丟失好幾分鐘的數(shù)據(jù)。
• 每次保存 RDB 的時候，Redis 都要?fork()?出一個子進程，并由子進程來進行實際的持久化工作。在數(shù)據(jù)集比較龐大時，?fork()可能會非常耗時，造成服務(wù)器在某某毫秒內(nèi)停止處理客戶端；? 如果數(shù)據(jù)集非常巨大，并且 CPU 時間非常緊張的話，那么這種停止時間甚至可能會長達整整一秒。雖然 AOF 重寫也需要進行?fork()?，但無論 AOF 重寫的執(zhí)行間隔有多長，數(shù)據(jù)的耐久性都不會有任何損失。

AOF 的優(yōu)點

• 使用 AOF 持久化會讓 Redis 變得非常耐久（much more durable）：你可以設(shè)置不同的?fsync?（刷新操作）策略，比如無?fsync?，每秒鐘一次?fsync?，或者每次執(zhí)行寫入命令時?fsync?。 AOF 的默認(rèn)策略為每秒鐘?fsync?一次，在這種配置下，Redis 仍然可以保持良好的性能，并且就算發(fā)生故障停機，也最多只會丟失一秒鐘的數(shù)據(jù)（?fsync?會在后臺線程執(zhí)行，所以主線程可以繼續(xù)努力地處理命令請求）。
• AOF 文件是一個只進行追加操作的日志文件（append only log），因此對 AOF 文件的寫入不需要進行?seek?， 即使日志因為某些原因而包含了未寫入完整的命令（比如寫入時磁盤已滿，寫入中途停機，等等），?redis-check-aof?工具也可以輕易地修復(fù)這種問題。

重寫機制：

Redis 可以在 AOF 文件體積變得過大時，自動地在后臺對 AOF 進行重寫：重寫后的新 AOF 文件包含了恢復(fù)當(dāng)前數(shù)據(jù)集所需的最小命令集合。AOF 的方式也同時帶來了另一個問題。持久化文件會變的越來越大。例如我們調(diào)用incr test命令100次，文件中必須保存全部的100條命令，其實有99條都是多余的。因為要恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)其實文件中保存一條set test 100就夠了。

為了壓縮aof的持久化文件。redis提供了bgrewriteaof命令。收到此命令redis將使用與快照類似的方式將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以命令的方式保存到臨時文件中，最后替換原來的文件。具體過程如下

• redis調(diào)用fork ，現(xiàn)在有父子兩個進程
• 子進程根據(jù)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫快照，往臨時文件中寫入重建數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的命令
• 父進程繼續(xù)處理client請求，除了把寫命令寫入到原來的aof文件中。同時把收到的寫命令緩存起來。這樣就能保證如果子進程重寫失敗的話并不會出問題。
• 當(dāng)子進程把快照內(nèi)容寫入已命令方式寫到臨時文件中后，子進程發(fā)信號通知父進程。然后父進程把緩存的寫命令也寫入到臨時文件。
• 現(xiàn)在父進程可以使用臨時文件替換老的aof文件，并重命名，后面收到的寫命令也開始往新的aof文件中追加。
• ?AOF 文件有序地保存了對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行的所有寫入操作， 這些寫入操作以 Redis 協(xié)議的格式保存， 因此 AOF 文件的內(nèi)容非常容易被人讀懂， 對文件進行分析（parse）也很輕松。 導(dǎo)出（export） AOF 文件也非常簡單： 舉個例子， 如果你不小心執(zhí)行了?FLUSHALL?命令， 但只要 AOF 文件未被重寫， 那么只要停止服務(wù)器， 移除 AOF 文件末尾的?FLUSHALL?命令， 并重啟 Redis ， 就可以將數(shù)據(jù)集恢復(fù)到?FLUSHALL?執(zhí)行之前的狀態(tài)。

AOF 的缺點

• 對于相同的數(shù)據(jù)集來說，AOF 文件的體積通常要大于 RDB 文件的體積。
• 根據(jù)所使用的?fsync?策略，AOF 的速度可能會慢于 RDB 。
• 在一般情況下， 每秒?fsync?的性能依然非常高， 而關(guān)閉?fsync?可以讓 AOF 的速度和 RDB 一樣快， 即使在高負(fù)荷之下也是如此。 不過在處理巨大的寫入載入時，RDB 可以提供更有保證的最大延遲時間（latency）。
• AOF 在過去曾經(jīng)發(fā)生過這樣的 bug ：因為個別命令的原因，導(dǎo)致 AOF 文件在重新載入時，無法將數(shù)據(jù)集恢復(fù)成保存時的原樣。 （舉個例子，阻塞命令?BRPOPLPUSH?就曾經(jīng)引起過這樣的 bug 。） 測試套件里為這種情況添加了測試： 它們會自動生成隨機的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)集， 并通過重新載入這些數(shù)據(jù)來確保一切正常。 雖然這種 bug 在 AOF 文件中并不常見， 但是對比來說， RDB 幾乎是不可能出現(xiàn)這種 bug 的。

RDB 和 AOF ，我應(yīng)該用哪一個？

一般來說，如果想達到足以媲美 PostgreSQL 的數(shù)據(jù)安全性，你應(yīng)該同時使用兩種持久化功能。

如果你非常關(guān)心你的數(shù)據(jù)，但仍然可以承受數(shù)分鐘以內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失，那么你可以只使用 RDB 持久化。

有很多用戶都只使用 AOF 持久化，但我們并不推薦這種方式：因為定時生成 RDB 快照（snapshot）非常便于進行數(shù)據(jù)庫備份，并且 RDB 恢復(fù)數(shù)據(jù)集的速度也要比 AOF 恢復(fù)的速度要快，除此之外，使用 RDB 還可以避免之前提到的 AOF 程序的 bug 。

因為以上提到的種種原因，未來我們可能會將 AOF 和 RDB 整合成單個持久化模型。

接下來的幾個小節(jié)將介紹 RDB 和 AOF 的更多細節(jié)。

RDB 快照

在默認(rèn)情況下， Redis 將數(shù)據(jù)庫快照保存在名字為?dump.rdb?的二進制文件中。

你可以對 Redis 進行設(shè)置，讓它在“?N?秒內(nèi)數(shù)據(jù)集至少有?M?個改動”這一條件被滿足時，自動保存一次數(shù)據(jù)集。

你也可以通過調(diào)用?SAVE?或者?BGSAVE?，手動讓 Redis 進行數(shù)據(jù)集保存操作。

比如說，以下設(shè)置會讓 Redis 在滿足“?60?秒內(nèi)有至少有?1000?個鍵被改動”這一條件時，自動保存一次數(shù)據(jù)集：

save 60 1000

這種持久化方式被稱為快照（snapshot）。

快照的運作方式（創(chuàng)造快照過程）

當(dāng) Redis 需要保存?dump.rdb?文件時，服務(wù)器執(zhí)行以下操作：

Redis 調(diào)用?fork()?，同時擁有父進程和子進程。

子進程將數(shù)據(jù)集寫入到一個臨時 RDB 文件中。子進程將數(shù)據(jù)集寫入到一個臨時 RDB 文件中。

父進程繼續(xù)處理client請求，子進程負(fù)責(zé)將內(nèi)存內(nèi)容寫入到臨時RDB文件。由于os的寫時復(fù)制機制（copy on write)父子進程會共享相同的物理頁面，當(dāng)父進程處理寫請求時os會為父進程要修改的頁面創(chuàng)建副本，而不是寫共享的頁面。所以子進程的地址空間中的數(shù)據(jù)是fork()時刻整個數(shù)據(jù)庫的一個快照。

當(dāng)子進程完成對新 RDB 文件的寫入時，Redis 用新 RDB 文件替換原來的 RDB 文件，并刪除舊的 RDB 文件。

這種工作方式使得 Redis 可以從寫時復(fù)制（copy-on-write）機制中獲益。

只進行追加操作的文件（append-only file，AOF）

快照功能并不是非常耐久（durable）：如果 Redis 因為某些原因而造成故障停機，那么服務(wù)器將丟失最近寫入、且仍未保存到快照中的那些數(shù)據(jù)。

盡管對于某些程序來說，數(shù)據(jù)的耐久性并不是最重要的考慮因素，但是對于那些追求完全耐久能力（full durability）的程序來說，快照功能就不太適用了。

從 1.1 版本開始， Redis 增加了一種完全耐久的持久化方式： AOF 持久化。

你可以通過修改配置文件來打開 AOF 功能：

appendonly yes

從現(xiàn)在開始，每當(dāng) Redis 執(zhí)行一個改變數(shù)據(jù)集的命令時（比如?SET），這個命令就會被追加到 AOF 文件的末尾。

這樣的話，當(dāng) Redis 重新啟時，程序就可以通過重新執(zhí)行 AOF 文件中的命令來達到重建數(shù)據(jù)集的目的。

AOF 重寫

因為 AOF 的運作方式是不斷地將命令追加到文件的末尾，所以隨著寫入命令的不斷增加， AOF 文件的體積也會變得越來越大。

舉個例子，如果你對一個計數(shù)器調(diào)用了 100 次?INCR?，那么僅僅是為了保存這個計數(shù)器的當(dāng)前值， AOF 文件就需要使用 100 條記錄（entry）。

然而在實際上，只使用一條?SET?命令已經(jīng)足以保存計數(shù)器的當(dāng)前值了，其余 99 條記錄實際上都是多余的。

為了處理這種情況， Redis 支持一種有趣的特性：可以在不打斷服務(wù)客戶端的情況下，對 AOF 文件進行重寫（rebuild）（下面的運行方式有）。

執(zhí)行?BGREWRITEAOF?命令，Redis 將生成一個新的 AOF 文件，這個文件包含重建當(dāng)前數(shù)據(jù)集所需的最少命令。

Redis 2.2 需要自己手動執(zhí)行?BGREWRITEAOF?命令； Redis 2.4 則可以自動觸發(fā) AOF 重寫，具體信息請查看 2.4 的示例配置文件。

AOF 有多耐久？

你可以配置 Redis 多久才將數(shù)據(jù)?fsync?到磁盤一次。

有三個選項：

• 每次有新命令追加到 AOF 文件時就執(zhí)行一次?fsync?：非常慢，也非常安全。（主動）
• 每秒?fsync?一次：足夠快（和使用 RDB 持久化差不多），并且在故障時只會丟失 1 秒鐘的數(shù)據(jù)。（默認(rèn)）
• 從不?fsync?：將數(shù)據(jù)交給操作系統(tǒng)來處理。更快，也更不安全的選擇。（被動）

推薦（并且也是默認(rèn)）的措施為每秒?fsync?一次，這種?fsync?策略可以兼顧速度和安全性。

總是?fsync?的策略在實際使用中非常慢，即使在 Redis 2.0 對相關(guān)的程序進行了改進之后仍是如此 —— 頻繁調(diào)用?fsync?注定了這種策略不可能快得起來。

如果 AOF 文件出錯了，怎么辦？

服務(wù)器可能在程序正在對 AOF 文件進行寫入時停機，如果停機造成了 AOF 文件出錯（corrupt），那么 Redis 在重啟時會拒絕載入這個 AOF 文件，從而確保數(shù)據(jù)的一致性不會被破壞。

當(dāng)發(fā)生這種情況時，可以用以下方法來修復(fù)出錯的 AOF 文件：

為現(xiàn)有的 AOF 文件創(chuàng)建一個備份。

使用 Redis 附帶的?redis-check-aof?程序，對原來的 AOF 文件進行修復(fù)。

$ redis-check-aof --fix

（可選）使用?diff?-u?對比修復(fù)后的 AOF 文件和原始 AOF 文件的備份，查看兩個文件之間的不同之處。

重啟 Redis 服務(wù)器，等待服務(wù)器載入修復(fù)后的 AOF 文件，并進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

AOF 的運作方式（重寫過程）

新舊兩個文件所保存的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)是相同的，但是新的AOF文件不會包含任何浪費空間的冗余命令，通常體積會較舊AOF文件小很多。

AOF 重寫和 RDB 創(chuàng)建快照一樣，都巧妙地利用了寫時復(fù)制機制。

以下是 AOF 重寫的執(zhí)行步驟：

Redis 執(zhí)行?fork()?，現(xiàn)在同時擁有父進程和子進程。

子進程開始將新 AOF 文件的內(nèi)容寫入到臨時文件。

對于所有新執(zhí)行的寫入命令，父進程一邊將它們累積到一個內(nèi)存緩存中，一邊將這些改動追加到現(xiàn)有 AOF 文件的末尾： 這樣即使在重寫的中途發(fā)生停機，現(xiàn)有的 AOF 文件也還是安全的。

當(dāng)子進程完成重寫工作時，它給父進程發(fā)送一個信號，父進程在接收到信號之后，將內(nèi)存緩存中的所有數(shù)據(jù)追加到新 AOF 文件的末尾。

搞定！現(xiàn)在 Redis 原子地用新文件替換舊文件，之后所有命令都會直接追加到新 AOF 文件的末尾。

怎么從 RDB 持久化切換到 AOF 持久化

在 Redis 2.2 或以上版本，可以在不重啟的情況下，從 RDB 切換到 AOF ：

為最新的?dump.rdb?文件創(chuàng)建一個備份。

將備份放到一個安全的地方。

執(zhí)行以下兩條命令：

redis-cli> CONFIG SET appendonly yes

?

redis-cli> CONFIG SET save ""

確保命令執(zhí)行之后，數(shù)據(jù)庫的鍵的數(shù)量沒有改變。

確保寫命令會被正確地追加到 AOF 文件的末尾。

步驟 3 執(zhí)行的第一條命令開啟了 AOF 功能（appendonly yes）： Redis 會阻塞直到初始 AOF 文件創(chuàng)建完成為止，之后 Redis 會繼續(xù)處理命令請求，并開始將寫入命令追加到 AOF 文件末尾。

步驟 3 執(zhí)行的第二條命令用于關(guān)閉 RDB 功能。這一步是可選的，如果你愿意的話，也可以同時使用 RDB 和 AOF 這兩種持久化功能。

別忘了在?redis.conf?中打開 AOF 功能！(配置文件)否則的話，服務(wù)器重啟之后，之前通過?CONFIG?SET?設(shè)置的配置就會被遺忘，程序會按原來的配置來啟動服務(wù)器。

譯注：原文這里還有介紹 2.0 版本的切換方式，考慮到 2.0 已經(jīng)很老舊了，這里省略了對那部分文檔的翻譯，有需要的請參考原文。

RDB 和 AOF 之間的相互作用

在版本號大于等于 2.4 的 Redis 中，?BGSAVE?執(zhí)行的過程中，不可以執(zhí)行?BGREWRITEAOF?。反過來說，在?BGREWRITEAOF?執(zhí)行的過程中，也不可以執(zhí)行?BGSAVE?。

這可以防止兩個 Redis 后臺進程同時對磁盤進行大量的 I/O 操作。

如果?BGSAVE?正在執(zhí)行，并且用戶顯示地調(diào)用?BGREWRITEAOF?命令，那么服務(wù)器將向用戶回復(fù)一個?OK?狀態(tài)，并告知用戶，BGREWRITEAOF?已經(jīng)被預(yù)定執(zhí)行：一旦?BGSAVE?執(zhí)行完畢，?BGREWRITEAOF?就會正式開始。

當(dāng) Redis 啟動時，如果 RDB 持久化和 AOF 持久化都被打開了，那么程序會優(yōu)先使用 AOF 文件來恢復(fù)數(shù)據(jù)集，因為 AOF 文件所保存的數(shù)據(jù)通常是最完整的。

備份 Redis 數(shù)據(jù)

在閱讀這個小節(jié)前，先將下面這句話銘記于心：一定要備份你的數(shù)據(jù)庫！

磁盤故障，節(jié)點失效，諸如此類的問題都可能讓你的數(shù)據(jù)消失不見，不進行備份是非常危險的。

Redis 對于數(shù)據(jù)備份是非常友好的，因為你可以在服務(wù)器運行的時候?qū)?RDB 文件進行復(fù)制： RDB 文件一旦被創(chuàng)建，就不會進行任何修改。當(dāng)服務(wù)器要創(chuàng)建一個新的 RDB 文件時，它先將文件的內(nèi)容保存在一個臨時文件里面，當(dāng)臨時文件寫入完畢時，程序才使用?rename(2)?原子地用臨時文件替換原來的 RDB 文件。

這也就是說，無論何時，復(fù)制 RDB 文件都是絕對安全的。

以下是我們的建議：

• 創(chuàng)建一個定期任務(wù)（cron job）， 每小時將一個 RDB 文件備份到一個文件夾， 并且每天將一個 RDB 文件備份到另一個文件夾。
• 確保快照的備份都帶有相應(yīng)的日期和時間信息， 每次執(zhí)行定期任務(wù)腳本時， 使用?find?命令來刪除過期的快照： 比如說， 你可以保留最近 48 小時內(nèi)的每小時快照， 還可以保留最近一兩個月的每日快照。
• 至少每天一次， 將 RDB 備份到你的數(shù)據(jù)中心之外， 或者至少是備份到你運行 Redis 服務(wù)器的物理機器之外。

容災(zāi)備份

Redis 的容災(zāi)備份基本上就是對數(shù)據(jù)進行備份，并將這些備份傳送到多個不同的外部數(shù)據(jù)中心。

容災(zāi)備份可以在 Redis 運行并產(chǎn)生快照的主數(shù)據(jù)中心發(fā)生嚴(yán)重的問題時，仍然讓數(shù)據(jù)處于安全狀態(tài)。

因為很多 Redis 用戶都是創(chuàng)業(yè)者，他們沒有大把大把的錢可以浪費，所以下面介紹的都是一些實用又便宜的容債備份方法：

• Amazon S3 ，以及其他類似 S3 的服務(wù)，是一個構(gòu)建災(zāi)難備份系統(tǒng)的好地方。 最簡單的方法就是將你的每小時或者每日 RDB 備份加密并傳送到 S3 。 對數(shù)據(jù)的加密可以通過?gpg?-c?命令來完成（對稱加密模式）。 記得把你的密碼放到幾個不同的、安全的地方去（比如你可以把密碼復(fù)制給你組織里最重要的人物）。 同時使用多個儲存服務(wù)來保存數(shù)據(jù)文件，可以提升數(shù)據(jù)的安全性。
• 傳送快照可以使用 SCP 來完成（SSH 的組件）。 以下是簡單并且安全的傳送方法： 買一個離你的數(shù)據(jù)中心非常遠的 VPS ， 裝上 SSH ， 創(chuàng)建一個無口令的 SSH 客戶端 key ， 并將這個 key 添加到 VPS 的 authorized_keys 文件中， 這樣就可以向這個 VPS 傳送快照備份文件了。 為了達到最好的數(shù)據(jù)安全性，至少要從兩個不同的提供商那里各購買一個 VPS 來進行數(shù)據(jù)容災(zāi)備份。

需要注意的是，這類容災(zāi)系統(tǒng)如果沒有小心地進行處理的話，是很容易失效的。

最低限度下，你應(yīng)該在文件傳送完畢之后，檢查所傳送備份文件的體積和原始快照文件的體積是否相同。如果你使用的是 VPS ，那么還可以通過比對文件的 SHA1 校驗和來確認(rèn)文件是否傳送完整。

另外，你還需要一個獨立的警報系統(tǒng)，讓它在負(fù)責(zé)傳送備份文件的傳送器（transfer）失靈時通知你。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Redis持久化:AOF和RDB的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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