亿级流量电商详情页系统实战-6.redis持久化

偏执的太偏执、 2023-01-08 05:25 192阅读 0赞

# 1.持久化意义 #

redis持久化的意义，在于故障恢复。比如你部署了一个redis，作为cache缓存，用于保存一些较为重要的数据。如果没有持久化的话，redis遇到灾难性故障的时候，就会丢失所有的数据。如果通过持久化将数据搞一份儿在磁盘上去，然后定期比如说同步和备份到一些云存储服务上去，那么就可以保证数据不丢失全部，还是可以恢复一部分数据回来的。

# 2.持久化方案 #

## 2.1 介绍 ##

*  RDB持久化机制，对redis中的数据执行周期性的持久化
 *  AOF机制对每条写入命令作为日志，以append-only的模式写入一个日志文件中，在redis重启的时候，可以通过回放AOF日志中的写入指令来重新构建整个数据集
 *  如果我们想要redis仅仅作为纯内存的缓存来用，那么可以禁止RDB和AOF所有的持久化机制

通过RDB或AOF，都可以将redis内存中的数据给持久化到磁盘上面来，然后可以将这些数据备份到别的地方去，比如说阿里云，云服务。如果redis挂了，服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了，可以从云服务上拷贝回来之前的数据，放到指定的目录中，然后重新启动redis，redis就会自动根据持久化数据文件中的数据，去恢复内存中的数据，继续对外提供服务。

如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制，那么在redis重启的时候，会使用AOF来重新构建数据，因为AOF中的数据更加完整。

## 2.2 RDB和AOF方案比较 ##

### 2.2.1 RDB持久化机制的优点 ###

*  RDB会生成多个数据文件，每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据，这种多个数据文件的方式，非常适合做冷备，可以将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去，比如说Amazon的S3云服务上去，在国内可以是阿里云的ODPS分布式存储上，以预定好的备份策略来定期备份redis中的数据
 *  RDB对redis对外提供的读写服务，影响非常小，可以让redis保持高性能，因为redis主进程只需要fork一个子进程，让子进程执行磁盘IO操作来进行RDB持久化即可
 *  相对于AOF持久化机制来说，直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程，更加快速

### 2.2.2 RDB持久化机制的缺点 ###

*  如果想要在redis故障时，尽可能少的丢失数据，那么RDB没有AOF好。一般来说，RDB数据快照文件，都是每隔5分钟，或者更长时间生成一次，这个时候就得接受一旦redis进程宕机，那么会丢失最近5分钟的数据
 *  RDB每次在fork子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候，如果数据文件特别大，可能会导致对客户端提供的服务暂停数毫秒，或者甚至数秒

### 2.2.3 AOF持久化机制的优点 ###

*  AOF可以更好的保护数据不丢失，一般AOF会每隔1秒，通过一个后台线程执行一次fsync操作，最多丢失1秒钟的数据
 *  AOF日志文件以append-only模式写入，所以没有任何磁盘寻址的开销，写入性能非常高，而且文件不容易破损，即使文件尾部破损，也很容易修复
 *  AOF日志文件即使过大的时候，出现后台重写操作，也不会影响客户端的读写。因为在rewrite log的时候，会对其中的指导进行压缩，创建出一份需要恢复数据的最小日志出来。再创建新日志文件的时候，老的日志文件还是照常写入。当新的merge后的日志文件ready的时候，再交换新老日志文件即可。
 *  AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录，这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据，只要这个时候后台rewrite还没有发生，那么就可以立即拷贝AOF文件，将最后一条flushall命令给删了，然后再将该AOF文件放回去，就可以通过恢复机制，自动恢复所有数据

### 2.2.4 AOF持久化机制的缺点 ###

*  对于同一份数据来说，AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大
 *  AOF开启后，支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低，因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件，当然，每秒一次fsync，性能也还是很高的。  
    如果你要保证一条数据都不丢，也是可以的，AOF的fsync设置成没写入一条数据，fsync一次，那就完蛋了，redis的QPS大降
 *  以前AOF发生过bug，就是通过AOF记录的日志，进行数据恢复的时候，没有恢复一模一样的数据出来。所以说，类似AOF这种较为复杂的基于命令日志/merge/回放的方式，比基于RDB每次持久化一份完整的数据快照文件的方式，更加脆弱一些，容易有bug。不过AOF就是为了避免rewrite过程导致的bug，因此每次rewrite并不是基于旧的指令日志进行merge的，而是基于当时内存中的数据进行指令的重新构建，这样健壮性会好很多。
 *  唯一的比较大的缺点，其实就是做数据恢复的时候，会比较慢，还有做冷备，定期的备份，不太方便，可能要自己手写复杂的脚本去做，做冷备不太合适

## 2.3 RDB和AOF到底该如何选择 ##

*  不要仅仅使用RDB，因为那样会导致你丢失很多数据
 *  也不要仅仅使用AOF，因为那样有两个问题：  
    (1) 你通过AOF做冷备，没有RDB做冷备，来的恢复速度更快;  
    (2) RDB每次简单粗暴生成数据快照，更加健壮，可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug
 *  综合使用AOF和RDB两种持久化机制，用AOF来保证数据不丢失，作为数据恢复的第一选择; 用RDB来做不同程度的冷备，在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候，还可以使用RDB来进行快速的数据恢复

# 3.持久化使用 #

## 3.1 RDB ##

### 3.1.1 配置 ###

redis.conf文件，也就是/etc/redis/6379.conf，去配置持久化

save 60 1000

(1) 每隔60s，如果有超过1000个key发生了变更，那么就生成一个新的dump.rdb文件，就是当前redis内存中完整的数据快照，这个操作也被称之为snapshotting，快照。

(2) 也可以手动调用save或者bgsave命令，同步或异步执行rdb快照生成。

(3) save可以设置多个，就是多个snapshotting检查点，每到一个检查点，就会去check一下，是否有指定的key数量发生了变更，如果有，就生成一个新的dump.rdb文件

### 3.1.2 工作流程 ###

(1) redis根据配置自己尝试去生成rdb快照文件  
(2) fork一个子进程出来  
(3) 子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中  
(4) 完成rdb快照文件的生成之后，就替换之前的旧的快照文件dump.rdb。每次生成一个新的快照，都会覆盖之前的老快照

## 3.2 AOF ##

### 3.2.1 配置 ###

AOF持久化，默认是关闭的，默认是打开RDB持久化

appendonly yes

(1) 在生产环境里面，一般来说AOF都是要打开的，除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓

(2) 打开AOF持久化机制之后，redis每次接收到一条写命令，就会写入日志文件中，当然是先写入os cache的，然后每隔一定时间再fsync一下

(3) 即使AOF和RDB都开启了，redis重启的时候，也是优先通过AOF进行数据恢复的，因为aof数据比较完整

(4) 可以配置AOF的fsync策略，有三种策略可以选择，一种是每次写入一条数据就执行一次fsync; 一种是每隔一秒执行一次fsync; 一种是不主动执行fsync

*  always: 每次写入一条数据，立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去，性能非常非常差，吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢，那就只能这样了
 *  everysec: 每秒将os cache中的数据fsync到磁盘，这个最常用的，生产环境一般都这么配置，性能很高，QPS还是可以上万的
 *  no: 仅仅redis负责将数据写入os cache就撒手不管了，然后后面os自己会时不时有自己的策略将数据刷入磁盘，不可控了

(5)与mysql比较

*  mysql : 内存策略，大量磁盘，QPS到多少，一两k。QPS，每秒钟的请求数量
 *  redis : 内存，磁盘持久化，QPS到多少，单机，一般来说，上万QPS没问题

### 3.2.2 工作流程 ###

(1) 执行AOF重写请求

*  如果当前进程正在执行AOF重写，请求不执行并返回如下响应：  
    ERR Background append only file rewriting already in progress
 *  如果当前进程正在执行bgsave操作，重写命令延迟到bgsave完成之后再  
    执行，返回如下响应：  
    Background append only file rewriting scheduled

(2) 父进程执行fork创建子进程，开销等同于bgsave过程。

(3) 主进程fork操作完成后，继续响应其他命令。

*  所有修改命令依然写入AOF缓冲区并根据appendfsync策略同步到硬盘，保证原有AOF机制正确  
    性。
 *  由于fork操作运用写时复制技术，子进程只能共享fork操作时的内存数据。由于父进程依然响应命令，Redis使用“AOF重写缓冲区”保存这部分新数据，防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据。

(4) 子进程根据内存快照，按照命令合并规则写入到新的AOF文件。  
每次批量写入硬盘数据量由配置aof-rewrite-incremental-fsync控制，默认为32MB，防止单次刷盘数据过多造成硬盘阻塞。

(5) 新AOF文件写入完成后，子进程发送信号给父进程，父进程更新统计信息，具体见info persistence下的aof\_\*相关统计。

(6) 父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件。

(7) 使用新AOF文件替换老文件，完成AOF重写。

# 4.企业级的持久化策略 #

## 4.1 配置策略 ##

在企业中，RDB的生成策略，用默认的也差不多。

save 60 10000：如果你希望尽可能确保说，RDB最多丢1分钟的数据，那么尽量就是每隔1分钟都生成一个快照，低峰期，数据量很少，也没必要

10000->生成RDB，1000->RDB，这个根据你自己的应用和业务的数据量，你自己去决定

AOF一定要打开，fsync，everysec

auto-aof-rewrite-percentage 100: 就是当前AOF大小膨胀到超过上次100%，上次的两倍  
auto-aof-rewrite-min-size 64mb: 根据你的数据量来定，16mb，32mb

## 4.2 数据备份方案 ##

RDB非常适合做冷备，每次生成之后，就不会再有修改了。

### 4.2.1 数据备份方案 ###

*  写crontab定时调度脚本去做数据备份
 *  每小时都copy一份rdb的备份，到一个目录中去，仅仅保留最近48小时的备份
 *  每天都保留一份当日的rdb的备份，到一个目录中去，仅仅保留最近1个月的备份
 *  每次copy备份的时候，都把太旧的备份给删了
 *  每天晚上将当前服务器上所有的数据备份，发送一份到远程的云服务上去

### 4.2.2 数据备份脚本 ###

*  每小时copy一次备份，删除48小时前的数据
    
        crontab -e
        
        0 * * * * sh /usr/local/redis/copy/redis_rdb_copy_hourly.sh
        
        redis_rdb_copy_hourly.sh
        
        #!/bin/sh 
        cur_date=`date +%Y%m%d%k`
        rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        mkdir -p /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        cp /var/redis/6379/dump.rdb /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        
        del_date=`date -d -48hour +%Y%m%d%k`
        rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$del_date
 *  每天copy一次备份
    
        crontab -e
        
        0 0 * * * sh /usr/local/redis/copy/redis_rdb_copy_daily.sh
        
        redis_rdb_copy_daily.sh
        
        #!/bin/sh 
        
        cur_date=`date +%Y%m%d`
        rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        mkdir /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        cp /var/redis/6379/dump.rdb /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
        
        del_date=`date -d -1month +%Y%m%d`
        rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$del_date
    
    每天一次将所有数据上传一次到远程的云服务器上去

## 4.3 数据恢复方案 ##

*  如果是redis进程挂掉，那么重启redis进程即可，直接基于AOF日志文件恢复数据
 *  如果是redis进程所在机器挂掉，那么重启机器后，尝试重启redis进程，尝试直接基于AOF日志文件进行数据恢复  
    (1) AOF没有破损，也是可以直接基于AOF恢复的  
    (2) AOF append-only，顺序写入，如果AOF文件破损，那么用redis-check-aof fix
 *  如果redis当前最新的AOF和RDB文件出现了丢失/损坏，那么可以尝试基于该机器上当前的某个最新的RDB数据副本进行数据恢复

## 4.4 容灾演练 ##

背景：appendonly.aof没有数据，dump.rdb有一个备份数据。

1.  尝试重启：  
    (1) 发现启动后，redis没有数据，这是因为appendonly.aof + dump.rdb，优先用appendonly.aof去恢复数据。  
    (2) dump.rdb也没有数据了，这是因为redis启动的时候，自动重新基于内存的数据，生成了一份最新的rdb快照。
2.  尝试先删除appendonly.aof，然后重启  
    (1) 发现启动后，redis还没有数据  
    (2) 虽然删除了appendonly.aof，但是因为打开了aof持久化，redis就一定会优先基于aof去恢复，即使文件不在，那就创建一个新的空的aof文件
3.  暂时在配置中关闭aof，然后重启  
    (1) 发现启动后，数据可以恢复过来  
    (2) 脑子一热，再关掉redis，手动修改配置文件，打开aof，再重启redis，数据又没了，空的aof文件，所有数据又没了
4.  在数据安全丢失的情况下，基于rdb冷备，如何完美的恢复数据，同时还保持aof和rdb的双开。  
    (1) 停止redis，关闭aof，拷贝rdb备份，重启redis，确认数据恢复，直接在命令行热修改redis配置，打开aof，这个redis就会将内存中的数据对应的日志，写入aof文件中。  
    (2) 此时aof和rdb两份数据文件的数据就同步了。  
    (3) redis config set热修改配置参数，可能配置文件中的实际的参数没有被持久化的修改，再次停止redis，手动修改配置文件，打开aof的命令，再次重启redis。