Redis持久化的幾種方式——深入解析RDB

admin 環保清潔

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着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。

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，並以文本的形式追加到文件中；
  • 混合持久化方式，Redis 4.0 之後新增的方式，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，再將後續的操作命令以 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： save 和 bgsave ，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 處於阻塞狀態，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：

從圖片可以看出，當執行完 save 命令之後，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：

② bgsave 命令

bgsave（background save）既後台保存的意思， 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，當子進程被創建之後，Redis 的主進程就可以響應其他客戶端的請求了，相對於整個流程都阻塞的 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：

bgsave 執行流程，如下圖所示：

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於以下幾種情況。

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 的鍵值改變次數少於 10 次，那麼 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 命令用於清空 Redis 數據庫，在生產環境下一定慎用，當 Redis 執行了 flushall 命令之後，則會觸發自動持久化，把 RDB 文件清空。
執行結果如下圖所示：

③ 主從同步觸發

在 Redis 主從複製中，當從節點執行全量複製操作時，主節點會執行 bgsave 命令，並將 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 失敗之後，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 會採用 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：

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：

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" 就是用於修改 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 重啟之後就會丟失。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 的配置文件位於 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 在啟動時有日誌信息，會显示是否加載了 RDB 文件，我們執行 Redis 啟動命令：src/redis-server redis.conf ，如下圖所示：

從日誌上可以看出， 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，會一直處於阻塞狀態，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，佔用內存更小，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 主進程並不會執行磁盤 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，並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：

    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 啟動時恢複數據比較快，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並恢複數據。

    11.思考題

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

    12.參考&鳴謝

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