常见面试题-Redis持久化策略

谈谈Redis 的持久化策略？

参考文章：

Redis 持久化机制演进与百度智能云的实践

Redis的确是将数据存储在内存的，但是也会有相关的持久化机制将内存持久化备份到磁盘，以便于重启时数据能够重新恢复到内存中，避免数据丢失的风险。而Redis持久化机制有三种：AOF、RDB、混合型持久化（4.x版本后提供）

RDB持久化

关闭 RDB 持久化只需要将 save 保存策略注释掉即可

RDB持久化的方式有两种：
- 手动触发（分为手动 save 和手动 bgsave）
  - 手动save：阻塞当前 Redis，直到持久化完成，可能造成长时间阻塞，线上不建议使用。
  - 手动bgsave：Redis 进程执行 fork 创建子进程进行持久化，阻塞事件很短。在执行Redis-cli shutdown关闭Redis服务时或执行flushall命令时，如果没有开启AOF持久化，自动执行bgsave
- 被动触发（以下四种情况会被动触发）
  - 达到了在 redis.conf 中配置被动触发的条件，会触发 bgsave 生成 rdb 文件
    
    Redis 中 save 操作的配置：从右向左条件主键变弱，如果60s发生了10000次写操作，就进行持久化，如果没有达到，在300s时，如果有100次写操作就会持久化，如果没有达到在3600s，如果有一次写操作就会持久化
  - 主从复制时，从节点需要全量同步主节点的数据，会触发 bgsave
  - 执行 debug reload 命令重新加载 redis 时，会触发 bgsave
  - 执行 shutdown 命令时，如果没有开启 aof 持久化，会触发 bgsave
bgsave子进程工作原理：

由子进程继承父进程所有资源，且父进程不能拒绝子进程继承，bgsave子进程先将内存中的全量数据copy到磁盘的一个RDB临时文件，持久化完成后将该临时文件替换原来的dump.rdb文件。

如果持久化过程中出现了新的写请求，则系统会将内存中发生数据修改的物理块copy出一个副本，bgsave 子进程会把这个副本数据写入 RDB 文件，在这个过程中，主线程仍然可以直接修改原来的数据，fork 使用了 写时复制技术（Copy-On-Write）。

操作系统中的写时复制技术：

目的：是避免不必要的内存拷贝。

在Linux系统中，调用 fork 系统调用创建子进程时，并不会把父进程所有占用的内存页复制一份，而是与父进程共用相同的内存页 ，而当子进程或者父进程对内存页 进行修改时才会进行复制 ------ 这就是著名的 写时复制 机制。

那么bgsave中的写时复制技术即如果在持久化过程中，写入了新的数据，此时再去将元数据重新拷贝一份，进行修改。

优点：
- 使用单独子进程持久化，保证 redis 高性能。
- RDB 持久化存储压缩的二进制文件，适用于备份、全量复制，可用于灾难备份，同时RDB文件的加载速度远超于AOF文件。
缺点：
- 没有实时持久化，可能造成数据丢失。
- 备份时占用内存，因为Redis 在备份时会独立创建一个子进程，将数据写入到一个临时文件（需要的内存是原本的两倍）
- RDB文件保存的二进制文件存在新老版本不兼容的问题。
AOF持久化

默认AOF没有开启，可在redis.conf中配置

Redis7发生了重大变化，原来只有一个appendonly.aof文件，现在具有了三类多个文件：
- 基本文件：RDB格式或AOF格式。存放RDB转为AOF当时内存的快照数据。该文件可以有多个。
- 增量文件：以操作日志形式记录转为AOF后的写入操作。该文件可以有多个。
- 清单文件：维护AOF文件的创建顺序，保证激活时的应用顺序。该文件只可以有1个。
aof 文件中存储的 resp 协议数据格式，如果执行命令set a hello，aof文件内容如下：（*3代表有3条命令，$5代表有5个字符）
bash 复制代码
```
*3
$3
set
$1
a
$5
hello
```
AOF持久化时，其实是先写入缓存中，之后再同步到磁盘中，同步策略有三种：
- appendfsync always：每次写入都同步到磁盘，最安全，但影响性能。
- appendfsync everysec（推荐、默认配置）：每秒同步一次，最多丢失1秒的数据。
- appendfsync no ：Redis并不直接调用文件同步，而是交给操作系统来处理，操作系统可以根据buffer填充情况/通道空闲时间等择机触发同步；这是一种普通的文件操作方式。性能较好，在物理服务器故障时，数据丢失量会因OS配置有关。
优点：
- 数据丢失风险较低，后台线程处理持久化，不影响客户端请求处理的线程。
缺点：
- 文件体积由于保存的是所有命令会比RDB大上很多，而且数据恢复时也需要重新执行指令，在重启时恢复数据的时间往往会慢很多。
AOF的重写（Rewrite）机制：
- 为了防止AOF文件太大占用大量磁盘空间，降低性能，Redis引入了Rewrite机制对AOF文件进行压缩
  
  Rewrite就是对AOF文件进行重写整理。当开启Rewrite，主进程redis-server创建出一个子进程bgrewriteaof，由该子进程完成rewrite过程。
  
  首先会对现有aof文件进行重写，将计算结果写到一个临时文件，写入完毕后，再重命名为原aof文件，进行覆盖。
配置AOF重写频率
bash 复制代码
```
# auto‐aof‐rewrite‐min‐size 64mb //aof文件至少要达到64M才会自动重写，文件太小恢复速度本来就很快，重写的意义不大
# auto‐aof‐rewrite‐percentage 100 //aof文件自上一次重写后文件大小增长了100%则再次触发重写
```
AOF的持久化流程图：

混合持久化开启

默认开启，即AOF持久化的基本文件时的基本文件是RDB格式的。（必须先开启aof）

混合持久化重写aof文件流程 ：aof 在重写时，不再将内存数据转为 resp 数据写入 aof 文件，而是将之前的内存数据做 RDB 快照处理，将 RDB快照+AOF增量数据 存在一起写入新的 AOF 文件，完成后覆盖原有的 AOF 文件。

Redis重启加载数据流程：
1. 先加载 RDB 数据到内存中
2. 再重放增量 AOF 日志，加载 AOF 增量数据
优点：
- 结合了 RDB 和 AOF，既保证了重启 Redis 的性能，又降低数据丢失风险
缺点：
- AOF 文件中添加了 RDB 格式的内容，使得 AOF 文件的可读性变得很差；