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Redis持久化的幾種方式——深入解析RDB

2019.11.17 22:52 731瀏覽

Redis 的讀寫都是在內存中,所以它的性能較高,但在內存中的數據會隨著服務器的重啟而丟失,為了保證數據不丟失,我們需要將內存中的數據存儲到磁盤,以便 Redis 重啟時能夠從磁盤中恢復原有的數據,而整個過程就叫做 Redis 持久化。

image.png
Redis 持久化也是 Redis 和 Memcached 的主要區別之一,因為 Memcached 是不具備持久化功能的。

1.持久化的幾種方式

Redis 持久化擁有以下三種方式:

  • 快照方式(RDB, Redis DataBase)將某一個時刻的內存數據,以二進制的方式寫入磁盤;
  • 文件追加方式(AOF, Append Only File),記錄所有的操作命令,并以文本的形式追加到文件中;
  • 混合持久化方式,Redis 4.0 之后新增的方式,混合持久化是結合了 RDB 和 AOF 的優點,在寫入的時候,先把當前的數據以 RDB 的形式寫入文件的開頭,再將后續的操作命令以 AOF 的格式存入文件,這樣既能保證 Redis 重啟時的速度,又能簡單數據丟失的風險。

因為每種持久化方案,都有特定的使用場景,讓我們先從 RDB 持久化說起吧。

2.RDB簡介

RDB(Redis DataBase)是將某一個時刻的內存快照(Snapshot),以二進制的方式寫入磁盤的過程。

3.持久化觸發

RDB 的持久化觸發方式有兩類:一類是手動觸發,另一類是自動觸發。

1)手動觸發

手動觸發持久化的操作有兩個: savebgsave ,它們主要區別體現在:是否阻塞 Redis 主線程的執行。

① save 命令

在客戶端中執行 save 命令,就會觸發 Redis 的持久化,但同時也是使 Redis 處于阻塞狀態,直到 RDB 持久化完成,才會響應其他客戶端發來的命令,所以在生產環境一定要慎用

save 命令使用如下:
image.png
從圖片可以看出,當執行完 save 命令之后,持久化文件 dump.rdb 的修改時間就變了,這就表示 save 成功的觸發了 RDB 持久化。
save 命令執行流程,如下圖所示:
image.png

② bgsave 命令

bgsave(background save)既后臺保存的意思, 它和 save 命令最大的區別就是 bgsave 會 fork() 一個子進程來執行持久化,整個過程中只有在 fork() 子進程時有短暫的阻塞,當子進程被創建之后,Redis 的主進程就可以響應其他客戶端的請求了,相對于整個流程都阻塞的 save 命令來說,顯然 bgsave 命令更適合我們使用。
bgsave 命令使用,如下圖所示:
image.png
bgsave 執行流程,如下圖所示:
image.png

2)自動觸發

說完了 RDB 的手動觸發方式,下面來看如何自動觸發 RDB 持久化?
RDB 自動持久化主要來源于以下幾種情況。

① save m n

save m n 是指在 m 秒內,如果有 n 個鍵發生改變,則自動觸發持久化。
參數 m 和 n 可以在 Redis 的配置文件中找到,例如,save 60 1 則表明在 60 秒內,至少有一個鍵發生改變,就會觸發 RDB 持久化。
自動觸發持久化,本質是 Redis 通過判斷,如果滿足設置的觸發條件,自動執行一次 bgsave 命令。
注意:當設置多個 save m n 命令時,滿足任意一個條件都會觸發持久化。
例如,我們設置了以下兩個 save m n 命令:

  • save 60 10
  • save 600 1

當 60s 內如果有 10 次 Redis 鍵值發生改變,就會觸發持久化;如果 60s 內 Redis 的鍵值改變次數少于 10 次,那么 Redis 就會判斷 600s 內,Redis 的鍵值是否至少被修改了一次,如果滿足則會觸發持久化。

② flushall

flushall 命令用于清空 Redis 數據庫,在生產環境下一定慎用,當 Redis 執行了 flushall 命令之后,則會觸發自動持久化,把 RDB 文件清空。
執行結果如下圖所示:
image.png

③ 主從同步觸發

在 Redis 主從復制中,當從節點執行全量復制操作時,主節點會執行 bgsave 命令,并將 RDB 文件發送給從節點,該過程會自動觸發 Redis 持久化。

4.配置說明

合理的設置 RDB 的配置,可以保障 Redis 高效且穩定的運行,下面一起來看 RDB 的配置項都有哪些?

RDB 配置參數可以在 Redis 的配置文件中找見,具體內容如下:

# RDB 保存的條件
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# bgsave 失敗之后,是否停止持久化數據到磁盤,yes 表示停止持久化,no 表示忽略錯誤繼續寫文件。
stop-writes-on-bgsave-error yes

# RDB 文件壓縮
rdbcompression yes

# 寫入文件和讀取文件時是否開啟 RDB 文件檢查,檢查是否有無損壞,如果在啟動是檢查發現損壞,則停止啟動。
rdbchecksum yes

# RDB 文件名
dbfilename dump.rdb

# RDB 文件目錄
dir ./

其中比較重要的參數如下列表:
① save 參數
它是用來配置觸發 RDB 持久化條件的參數,滿足保存條件時將會把數據持久化到硬盤。
默認配置說明如下:

  • save 900 1:表示 900 秒內如果至少有 1 個 key 值變化,則把數據持久化到硬盤;
  • save 300 10:表示 300 秒內如果至少有 10 個 key 值變化,則把數據持久化到硬盤;
  • save 60 10000:表示 60 秒內如果至少有 10000 個 key 值變化,則把數據持久化到硬盤。

② rdbcompression 參數
它的默認值是 yes 表示開啟 RDB 文件壓縮,Redis 會采用 LZF 算法進行壓縮。如果不想消耗 CPU 性能來進行文件壓縮的話,可以設置為關閉此功能,這樣的缺點是需要更多的磁盤空間來保存文件。
③ rdbchecksum 參數
它的默認值為 yes 表示寫入文件和讀取文件時是否開啟 RDB 文件檢查,檢查是否有無損壞,如果在啟動是檢查發現損壞,則停止啟動。

5.配置查詢

Redis 中可以使用命令查詢當前配置參數。查詢命令的格式為:config get xxx ,例如,想要獲取 RDB 文件的存儲名稱設置,可以使用 config get dbfilename ,執行效果如下圖所示:
image.png
查詢 RDB 的文件目錄,可使用命令 config get dir ,執行效果如下圖所示:
image.png

6.配置設置

設置 RDB 的配置,可以通過以下兩種方式:

  • 手動修改 Redis 配置文件;
  • 使用命令行設置,例如,使用 config set dir "/usr/data" 就是用于修改 RDB 的存儲目錄。

注意:手動修改 Redis 配置文件的方式是全局生效的,即重啟 Redis 服務器設置參數也不會丟失,而使用命令修改的方式,在 Redis 重啟之后就會丟失。但手動修改 Redis 配置文件,想要立即生效需要重啟 Redis 服務器,而命令的方式則不需要重啟 Redis 服務器。

小貼士:Redis 的配置文件位于 Redis 安裝目錄的根路徑下,默認名稱為 redis.conf。

7.RDB 文件恢復

當 Redis 服務器啟動時,如果 Redis 根目錄存在 RDB 文件 dump.rdb,Redis 就會自動加載 RDB 文件恢復持久化數據。
如果根目錄沒有 dump.rdb 文件,請先將 dump.rdb 文件移動到 Redis 的根目錄。
驗證 RDB 文件是否被加載
Redis 在啟動時有日志信息,會顯示是否加載了 RDB 文件,我們執行 Redis 啟動命令:src/redis-server redis.conf ,如下圖所示:
image.png
從日志上可以看出, Redis 服務在啟動時已經正常加載了 RDB 文件。

小貼士:Redis 服務器在載入 RDB 文件期間,會一直處于阻塞狀態,直到載入工作完成為止。

8.RDB 優缺點

1)RDB 優點

  • RDB 的內容為二進制的數據,占用內存更小,更緊湊,更適合做為備份文件;
  • RDB 對災難恢復非常有用,它是一個緊湊的文件,可以更快的傳輸到遠程服務器進行 Redis 服務恢復;
  • RDB 可以更大程度的提高 Redis 的運行速度,因為每次持久化時 Redis 主進程都會 fork() 一個子進程,進行數據持久化到磁盤,Redis 主進程并不會執行磁盤 I/O 等操作;
  • 與 AOF 格式的文件相比,RDB 文件可以更快的重啟。

2)RDB 缺點

  • 因為 RDB 只能保存某個時間間隔的數據,如果中途 Redis 服務被意外終止了,則會丟失一段時間內的 Redis 數據;
  • RDB 需要經常 fork() 才能使用子進程將其持久化在磁盤上。如果數據集很大,fork() 可能很耗時,并且如果數據集很大且 CPU 性能不佳,則可能導致 Redis 停止為客戶端服務幾毫秒甚至一秒鐘。

9.禁用持久化

禁用持久化可以提高 Redis 的執行效率,如果對數據丟失不敏感的情況下,可以在連接客戶端的情況下,執行 config set save "" 命令即可禁用 Redis 的持久化,如下圖所示:
image.png

10.小結

通過本文我們可以得知,RDB 持久化分為手動觸發和自動觸發兩種方式,它的優點是存儲文件小,Redis 啟動時恢復數據比較快,缺點是有丟失數據的風險。RDB 文件的恢復也很簡單,只需要把 RDB 文件放到 Redis 的根目錄,在 Redis 啟動時就會自動加載并恢復數據。

11.思考題

如果 Redis 服務器 CPU 占用過高,可能是什么原因導致的?歡迎各位在評論區,寫下你們的答案。

12.參考&鳴謝

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