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做运维需要了解哪些Redis数据库知识?Redis数据持久化

    /    2018-11-22

1. 持久化策略

redis 提供了多种不同级别的持久化方式:一种是RDB,另一种是AOF。

RDB 持久化

可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照(point-in-time snapshot)。

AOF 持久化

记录服务器执行的所有写操作命令,并在服务器启动时,通过重新执行这些命令来还原数据集。AOF 文件中的命令全部以 Redis 协议的格式来保存,新命令会被追加到文件的末尾。

Redis 还可以在后台对 AOF 文件进行重写(rewrite),使得 AOF 文件的体积不会超出保存数据集状态所需的实际大小。Redis 还可以同时使用 AOF 持久化和 RDB 持久化。在这种情况下,当 Redis 重启时,它会优先使用 AOF 文件来还原数据集,因为 AOF 文件保存的数据集通常比 RDB 文件所保存的数据集更完整。

甚至可以关闭持久化功能,让数据只在服务器运行时存在。

2. RDB 持久化

RDB的优点

❖ RDB 是一个非常紧凑(compact)的文件,它保存了 Redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份:比如说,你可以在最近的 24 小时内,每小时备份一次 RDB 文件,并且在每个月的每一天,也备份一个 RDB 文件。这样的话,即使遇上问题,也可以随时将数据集还原到不同的版本。

❖ RDB 非常适用于灾难恢复(disaster recovery):它只有一个文件,并且内容都非常紧凑,可以(在加密后)将它传送到别的数据中心,或者亚马逊 S3 中。

❖ RDB 可以最大化 Redis 的性能:父进程在保存 RDB 文件时唯一要做的就是 fork 出一个子进程,然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作,父进程无须执行任何磁盘 I/O 操作。

❖ RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

RDB的缺点

如果你需要尽量避免在服务器故障时丢失数据,那么 RDB 不适合你。

虽然 Redis 允许你设置不同的保存点(save point)来控制保存 RDB 文件的频率,但是,因为RDB 文件需要保存整个数据集的状态,所以它并不是一个轻松的操作。因此你可能会至少 5 分钟才保存一次 RDB 文件。在这种情况下,一旦发生故障停机,你就可能会丢失好几分钟的数据

每次保存 RDB 的时候,Redis 都要 fork() 出一个子进程,并由子进程来进行实际的持久化工作。在数据集比较庞大时,fork() 可能会非常耗时,造成服务器在某某毫秒内停止处理客户端;如果数据集非常巨大,并且 CPU 时间非常紧张的话,那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。虽然 AOF 重写也需要进行 fork() ,但无论 AOF 重写的执行间隔有多长,数据的耐久性都不会有任何损失。

3. AOF 持久化

AOF 优点

使用AOF 会让你的Redis更加耐久:你可以使用不同的fsync策略:无fsync,每秒fsync,每次写的时候fsync。使用默认的每秒fsync策略,Redis的性能依然很好(fsync是由后台线程进行处理的,主线程会尽力处理客户端请求),一旦出现故障,你最多丢失1秒的数据。

Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时,自动地在后台对 AOF 进行重写:重写后的新 AOF 文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。整个重写操作是绝对安全的,因为 Redis 在创建新 AOF 文件的过程中,会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面,即使重写过程中发生停机,现有的 AOF 文件也不会丢失。

一旦新 AOF 文件创建完毕,Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件,并开始对新 AOF 文件进行追加操作。

AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作,这些写入操作以 Redis 协议的格式保存,因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂,对文件进行分析(parse)也很轻松。导出(export) AOF 文件也非常简单:举个例子,如果你不小心执行了FLUSHALL 命令,但只要 AOF 文件未被重写,那么只要停止服务器,移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令,并重启 Redis,就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

AOF 缺点

对于相同的数据集来说,AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积。根据所使用的 fsync 策略,AOF 的速度可能会慢于 RDB 。

在一般情况下,每秒 fsync 的性能依然非常高,而关闭 fsync 可以让 AOF 的速度和 RDB 一样快,即使在高负荷之下也是如此。不过在处理巨大的写入载入时,RDB 可以提供更有保证的最大延迟时间(latency)。

AOF 在过去曾经发生过这样的 bug :因为个别命令的原因,导致 AOF 文件在重新载入时,无法将数据集恢复成保存时的原样。(举个例子,阻塞命令 BRPOPLPUSH 就曾经引起过这样的 bug)测试套件里为这种情况添加了测试:它们会自动生成随机的、复杂的数据集,并通过重新载入这些数据来确保一切正常。

虽然这种 bug 在 AOF 文件中并不常见,但是对比来说,RDB 几乎是不可能出现这种 bug 的。

4. 如何选择使用哪种持久化方式

一般来说,如果想达到足以媲美 PostgreSQL 的数据安全性,你应该同时使用两种持久化功能。

如果你非常关心你的数据,但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失,那么你可以只使用 RDB 持久化。

有很多用户都只使用 AOF 持久化,但我们并不推荐这种方式:因为定时生成 RDB 快照(snapshot)非常便于进行数据库备份,并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快,除此之外,使用 RDB 还可以避免之前提到的 AOF 程序的 bug 。

Note: 因为以上提到的种种原因,未来redis可能会将 AOF 和 RDB 整合成单个持久化模型(这是一个长期计划)。

5. 快照实现持久化

在默认情况下,Redis 将数据库快照保存在名字为 dump.rdb的二进制文件中。你可以对 Redis 进行设置,让它在“ N 秒内数据集至少有 M 个改动”这一条件被满足时,自动保存一次数据集。

你也可以通过调用 SAVE或者 BGSAVE,手动让 Redis 进行数据集保存操作。

比如说,以下设置会让 Redis 在满足“ 60 秒内有至少有 1000 个键被改动”这一条件时,自动保存一次数据集: save 60 1000

这种持久化方式被称为快照 snapshotting

当 Redis 需要保存 dump.rdb 文件时,服务器执行以下操作:

Redis 调用forks. 同时拥有父进程和子进程。

子进程将数据集写入到一个临时 RDB 文件中。

当子进程完成对新 RDB 文件的写入时,Redis 用新 RDB 文件替换原来的 RDB 文件,并删除旧的 RDB 文件。

这种工作方式使得 Redis 可以从写时复制(copy-on-write)机制中获益。

6. AOF持久化

只进行追加操作的文件(append-only file,AOF)

快照功能并不是非常耐久:如果 Redis 因为某些原因而造成故障停机,那么服务器将丢失最近写入、且仍未保存到快照中的那些数据。尽管对于某些程序来说,数据的耐久性并不是最重要的考虑因素,但是对于那些追求完全耐久能力的程序员来说,快照功能就不太适用了。

从 1.1 版本开始,Redis 增加了一种完全耐久的持久化方式:AOF 持久化。

你可以通过修改配置文件来打开 AOF 功能:appendonly yes

从现在开始,每当 Redis 执行一个改变数据集的命令式(比如 SET),这个命令就会被追加到 AOF 文件的末尾。

这样的话,当redis重新启动时,程序就可以通过重新执行 AOF 文件中的命令来达到重建数据集的目的

7. AOF日志重写

因为 AOF 的运作方式是不断地将命令追加到文件的末尾,所以随着写入命令的不断增加,AOF 文件的体积也会变得越来越大

举个例子,如果你对一个计数器调用了 100 次 INCR,那么仅仅是为了保存这个计数器的当前值,AOF 文件就需要使用 100 条记录(entry)。然而在实际上,只使用一条 SET 命令已经足以保存计数器的当前值了,其余 99 条记录实际上都是多余的。

为了处理这种情况,Redis 支持一种有趣的特性:可以在不打断服务客户端的情况下,对 AOF 文件进行重建(rebuild)。执行BGREWRITEAOF 命令,Redis 将生成一个新的 AOF 文件,这个文件包含重建当前数据集所需的最少命令。Redis 2.2 需要自己手动执行 BGREWRITEAOF 命令。

8. AOF有多耐用?

你可以配置 Redis 多久才将数据 fsync 到磁盘一次。有三种方式:

每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync:非常慢,也非常安全。

每秒 fsync 一次:足够快(和使用 RDB 持久化差不多),并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。

从不 fsync:将数据交给操作系统来处理。更快,也更不安全的选择。

推荐(并且也是默认)的措施为每秒 fsync 一次,这种 fsync 策略可以兼顾速度和安全性。

9. 如果AOF文件损坏了怎么办?

服务器可能在程序正在对 AOF 文件进行写入时停机,如果停机造成了 AOF 文件出错(corrupt),那么 Redis 在重启时会拒绝载入这个 AOF 文件,从而确保数据的一致性不会被破坏。当发生这种情况时,可以用以下方法来修复出错的 AOF 文件:

为现有的 AOF 文件创建一个备份。

使用 Redis 附带的 redis-check-aof 程序,对原来的 AOF 文件进行修复: $ redis-check-aof –fix

使用 diff -u 对比修复后的 AOF 文件和原始 AOF 文件的备份,查看两个文件之间的不同之处。(可选)

重启 Redis 服务器,等待服务器载入修复后的 AOF 文件,并进行数据恢复。

10. AOF和RDB之间的相互作用

在版本号大于等于 2.4 的 Redis 中,BGSAVE 执行的过程中,不可以执行 BGREWRITEAOF 。

反过来说,在 BGREWRITEAOF 执行的过程中,也不可以执行 BGSAVE。这可以防止两个 Redis 后台进程同时对磁盘进行大量的 I/O 操作。

如果 BGSAVE 正在执行,并且用户显示地调用 BGREWRITEAOF 命令,那么服务器将向用户回复一个 OK 状态,并告知用户,BGREWRITEAOF 已经被预定执行:一旦 BGSAVE 执行完毕,BGREWRITEAOF 就会正式开始。

当 Redis 启动时,如果 RDB 持久化和 AOF 持久化都被打开了,那么程序会优先使用 AOF 文件来恢复数据集,因为 AOF 文件所保存的数据通常是最完整的。

11. 备份redis数据

Redis 对于数据备份是非常友好的,因为你可以在服务器运行的时候对 RDB 文件进行复制:

RDB 文件一旦被创建,就不会进行任何修改。当服务器要创建一个新的 RDB 文件时,它先将文件的内容保存在一个临时文件里面,当临时文件写入完毕时,程序才使用 rename(2) 原子地用临时文件替换原来的 RDB 文件。

这也就是说,无论何时,复制 RDB 文件都是绝对安全的。

创建一个定期任务(cron job),每小时将一个 RDB 文件备份到一个文件夹,并且每天将一个 RDB 文件备份到另一个文件夹。

确保快照的备份都带有相应的日期和时间信息,每次执行定期任务脚本时,使用 find 命令来删除过期的快照:比如说,你可以保留最近 48 小时内的每小时快照,还可以保留最近一两个月的每日快照。

至少每天一次,将 RDB 备份到你的数据中心之外,或者至少是备份到你运行 Redis 服务器的物理机器之外。

12. RDB持久化配置

RDB持久化基本配置

修改配置文件

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

配置分别表示:

900秒(15分钟)内有1个更改

300秒(5分钟)内有10个更改

60秒内有10000个更改

当达到以上定义的配置时间时,就将内存数据持久化到磁盘。

RDB持久化高级配置

stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes 
rdbchecksum yes
dbfilename dump.rdb
dir ./oldboy/redis/data/6379

以上配置分别表示:

后台备份进程出错时,主进程停不停止写入?主进程不停止容易造成数据不一致

导出的rdb文件是否压缩,如果rdb的大小很大的话建议这么做

导入rbd恢复时数据时,要不要检验rdb的完整性 验证版本是不是一致

导出来的rdb文件名

rdb的放置路径

13. AOF持久化配置

AOF持久化基本配置

appendonly yes/no
appendfsync always
appendfsync everysec
appendfsync no

配置分别表示:

是否打开aof日志功能

每1个命令,都立即同步到aof

每秒写1次

写入工作交给操作系统,由操作系统判断缓冲区大小,统一写入到aof

AOF持久化高级配置

no-appendfsync-on-rewrite yes/no
auto-aof-rewrite-percentage 100 
auto-aof-rewrite-min-size 64mbo

配置分别表示:

正在导出rdb快照的过程中,要不要停止同步aof

aof文件大小比起上次重写时的大小,增长率100%时重写,缺点:业务开始的时候,会重复重写多次。

aof文件,至少超过64M时,重写

14. RDB到AOF切换

在 Redis 2.2 或以上版本,可以在不重启的情况下,从 RDB 切换到 AOF:

1)为最新的 dump.rdb 文件创建一个备份。

2)将备份放到一个安全的地方。

3)执行以下两条命令:

redis-cli config set appendonly yes
redis-cli config set save “”

4)确保写命令会被正确地追加到 AOF 文件的末尾。

执行说明:

执行的第一条命令开启了 AOF 功能:Redis 会阻塞直到初始 AOF 文件创建完成为止,之后 Redis 会继续处理命令请求,并开始将写入命令追加到 AOF 文件末尾。

执行的第二条命令用于关闭 RDB 功能。这一步是可选的,如果你愿意的话,也可以同时使用 RDB 和 AOF 这两种持久化功能。

注意:别忘了在 redis.conf 中打开 AOF 功能!否则的话,服务器重启之后,之前通过 CONFIG SET 设置的配置不会生效,程序会按原来的配置来启动服务器。

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