彻底搞懂Redis持久化机制，轻松应对工作面试

落日映苍穹つ 2023-09-26 21:37 129阅读 0赞

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### **1. 为什么要持久化** ###

Redis是基于内存存储的数据库，如果遇到服务重启或者崩溃，内存中的数据将会被清空。所以为了确保数据安全性和可靠性，我们需要将内存中的数据持久化到磁盘上。

持久化不仅可以防止由于系统故障、重启或者其他原因导致的数据丢失。还可以用于备份、数据恢复和迁移等操作。

### **2. Redis持久化机制概述** ###

Redis提供了两种主要的持久化机制：RDB持久化和AOF持久化。此外，还可以采用混合持久化（RDB + AOF）的方式，将这两种持久化方式结合在一起。下面我们简要概述这些持久化机制。

#### **2.1 RDB持久化** ####

RDB（Redis DataBase）持久化是一种基于快照的持久化方式。在指定的时间间隔内，如果满足一定条件（如某段时间内发生的写操作次数），Redis会生成一个包含当前内存数据的RDB文件。这个RDB文件可以用于数据恢复或备份。RDB持久化提供了较高的数据压缩率和快速的数据加载速度，但可能存在一定程度的数据丢失。

#### **2.2 AOF持久化** ####

AOF（Append Only File）持久化是一种基于日志的持久化方式。Redis将所有的写操作命令记录到一个AOF文件中。当Redis重新启动时，可以通过重放AOF文件中的命令来恢复数据。AOF持久化提供了更高的数据安全性，可以保证数据的完整性。然而，与RDB持久化相比，AOF文件通常较大，数据加载速度较慢。

#### **2.3 混合持久化（RDB + AOF）** ####

混合持久化结合了RDB持久化和AOF持久化的优点，可以在保证数据安全性的同时，提供较快的数据加载速度。在这种持久化方式下，Redis会同时生成RDB文件和AOF文件。当Redis重新启动时，优先使用AOF文件恢复数据，以确保数据的完整性。混合持久化适用于对数据安全性和性能要求较高的场景。

### **3. RDB持久化** ###

#### **3.1 RDB持久化原理** ####

RDB持久化是基于快照的持久化，把当前时刻全量数据持久化到磁盘上，最终生成一个RBD文件。

#### **3.2 RDB持久化触发方式** ####

RDB持久化可以通过以下几种方式触发：

1.  手动触发：使用**`SAVE`**或**`BGSAVE`**命令。**`SAVE`**是同步命令，执行过程中会阻塞其他请求。**`BGSAVE`**是异步命令，主进程会forks一个子进程，进行异步持久化，持久化过程中主进程仍然可以处理其他请求。
2.  自动触发：在配置文件中设置触发条件，redis.conf配置如下：
    
        # 900s内至少有一次写操作
        save 900 1
        # 300s内至少有1次写操作
        save 300 10
        # 60s内至少有10000次写操作
        save 60 10000
3.  关闭Redis时触发：Redis在关闭服务时会自动触发一次RDB持久化。
4.  主从同步时触发：当从节点连接到主节点时，主节点会触发一次RDB持久化，并将生成的RDB文件发送给从节点进行同步。

#### **3.3 RDB持久化优缺点** ####

RDB持久化具有以下优点：

1.  高性能：由于采用子进程进行磁盘操作，主进程无需进行磁盘IO，保证了Redis的高性能。
2.  快速恢复：RDB文件包含了某一时刻的完整数据快照，可以快速恢复数据。
3.  更小的存储空间：RDB文件经过压缩，占用较小的磁盘空间。

RDB持久化的缺点包括：

1.  数据丢失：由于RDB持久化是基于时间间隔的，可能存在一定程度的数据丢失。
2.  子进程占用内存：在生成RDB文件过程中，子进程会占用和主进程相同的内存空间，可能导致内存不足的问题。

### **4. AOF持久化** ###

#### **4.1 AOF持久化原理** ####

AOF（Append Only File）持久化是一种基于日志的持久化方式。Redis将所有的写操作命令追加到一个AOF文件中。当Redis重新启动时，可以通过重放AOF文件中的命令来恢复数据。

#### **4.2 AOF持久化配置** ####

AOF持久化的配置主要包括以下几个方面：

1.  启用AOF持久化：在配置文件中设置`appendonly yes`。
    
        # 开启aof持久化
        appendonly yes
        
        # aof文件名
        appendfilename "appendonly.aof"
2.  AOF文件同步策略：在配置文件中设置**`appendfsync`**选项。可选值包括：
    
     *  `always`：每次写操作都同步到磁盘，保证最高的数据安全性，但性能较差。
     *  `everysec`：每秒同步一次磁盘，提供较好的数据安全性和性能平衡。
     *  `no`：由操作系统决定何时同步磁盘，性能最好，但数据安全性较差。
    
        # 持久化策略，always表示每次写入都进行持久化
        appendfsync always
3.  AOF重写策略：在redis.conf文件中进行配置，控制AOF重写的触发条件。
    
        # 指定在执行BGSAVE或BGREWRITEAOF命令时是否禁用AOF文件同步。默认为yes，表示禁用同步。
        no-appendfsync-on-rewrite yes
        
        # 定AOF文件大小增长到原始大小的百分比时进行重写。
        # 默认为100，表示AOF文件大小增长到原始大小的两倍时进行重写。
        auto-aof-rewrite-percentage 100
        
        # 指定进行AOF重写的最小AOF文件大小。默认为64mb。
        auto-aof-rewrite-min-size 64

#### **4.3 AOF重写（Rewrite）** ####

随着写操作的不断进行，AOF文件会不断增长。为了减小AOF文件的大小，Redis提供了AOF重写功能。AOF重写会创建一个新的AOF文件，只包含当前内存中数据的最小命令集。在重写过程中，Redis会继续将新的写操作追加到原始AOF文件中。当重写完成后，新的AOF文件将替换原始AOF文件。

可以手动执行bgrewriteaof命令，触发AOF重写。

redis> bgrewriteaof

#### **4.4 AOF持久化优缺点** ####

AOF持久化具有以下优点：

1.  更高的数据安全性：根据同步策略的选择，AOF持久化可以保证较高的数据安全性。
2.  更好的容错性：即使AOF文件存在部分损坏，仍可以恢复大部分数据。

AOF持久化的缺点包括：

1.  较大的存储空间：与RDB持久化相比，AOF文件通常较大，占用较多磁盘空间。
2.  数据加载速度较慢：由于需要重放AOF文件中的命令，数据恢复速度相对较慢。

## 5. **混合持久化** ##

RDB持久化加载速度快，AOF持久化数据更安全，有没有一种持久化方式结合两者的优点？

当然有，就是混合持久化。

### 5.1 混合持久化原理 ###

Redis首先使用RDB持久化将内存中的数据快照存储到磁盘上，然后再使用AOF持久化将所有新的写操作追加到AOF文件中。这样做的好处是：

1.  在系统崩溃时，可以通过RDB文件进行快速的恢复，而AOF文件可以用于恢复最近的修改。
2.  RDB持久化可以减少AOF文件的大小，从而减少磁盘空间的使用。
3.  在RDB持久化中，Redis可以使用子进程来将快照写入磁盘，这样可以避免主进程的阻塞。

### 5.2 **混合持久化优缺点** ###

混合持久化具有以下优点：

1.  高数据安全性：结合了AOF持久化的高数据安全性。
2.  快速恢复：利用RDB持久化的快速数据恢复速度。
3.  提高从节点同步效率：利用RDB文件进行快速同步。

混合持久化的缺点包括：

较大的存储空间：需要同时维护RDB文件和AOF文件，可能占用较多的磁盘空间。

### **5.3 混合持久化应用场景** ###

混合持久化适用于对数据安全性和性能要求较高的场景，尤其是在以下情况：

1.  需要确保数据完整性，不能容忍数据丢失。
2.  需要快速恢复数据，以减少故障恢复时间。
3.  需要提高主从同步效率，以保证高可用性和负载均衡。

## **6. 持久化方案选择** ##

### 6.1 持久化方案对比 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>持久化方式</th> 
   <th>RDB</th> 
   <th>AOF</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>原理</td> 
   <td>通过定期生成数据快照实现持久化</td> 
   <td>通过记录所有写操作命令实现持久化</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据安全性</td> 
   <td>可能会丢失最近一次快照以来的数据</td> 
   <td>更高，可通过配置同步策略降低数据丢失风险</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>恢复速度</td> 
   <td>较快，因为RDB文件是一个数据快照</td> 
   <td>较慢，需要逐条执行AOF文件中的命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>存储空间</td> 
   <td>一般较小，因为RDB文件经过压缩</td> 
   <td>一般较大，但可以通过AOF重写减小文件大小</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>性能影响</td> 
   <td>较小，因为快照生成过程较短</td> 
   <td>可能较大，但可通过配置同步策略降低性能影响</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>主从同步</td> 
   <td>使用RDB文件进行同步，同步速度较快</td> 
   <td>使用AOF文件进行同步，同步速度可能较慢</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>应用场景</td> 
   <td>适用于对数据安全性要求较低、恢复速度要求较高的场景</td> 
   <td>适用于对数据安全性要求较高、可接受较慢恢复速度的场景</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如果同时开启了RDB和AOF持久化，Redis优先使用AOF持久化，因为AOF持久化可以保证更高的数据安全性和灵活性，而RDB持久化适用于数据恢复的场景。

### 6.2 持久化方案选择 ###

在选择Redis持久化方案时，需要根据实际业务需求和场景权衡各个方案的优缺点。

1.  **数据安全性要求**：如果你的业务对数据安全性要求较高，建议使用AOF持久化或混合持久化。AOF持久化可以通过设置同步策略来保证不同程度的数据安全性。
2.  **数据恢复速度**：如果你的业务需要快速恢复数据，以减少故障恢复时间，建议使用RDB持久化或混合持久化。RDB文件包含某一时刻的完整数据快照，可以快速恢复数据。
3.  **存储空间考虑**：如果磁盘空间有限，可以考虑使用RDB持久化，因为RDB文件经过压缩，占用较小的磁盘空间。然而，如果数据安全性要求较高，可以考虑使用混合持久化，尽管这会增加存储空间的占用。
4.  **主从同步效率**：如果你使用了Redis主从架构，需要考虑主从同步效率。混合持久化可以利用RDB文件进行快速同步，提高从节点的同步效率。
5.  **性能考虑**：RDB持久化和混合持久化可以在很大程度上保持Redis的高性能。如果选择AOF持久化，请选择合适的同步策略以平衡性能和数据安全性。

## 7. 总结 ##

本文介绍了Redis的三种持久化机制：RDB持久化、AOF持久化和混合持久化。  
RDB持久化通过定期生成数据快照实现持久化，具有快速恢复和更小的存储空间等优点，但可能存在数据丢失和子进程占用内存等缺点。  
AOF持久化通过记录所有写操作命令实现持久化，具有更高的数据安全性和更好的容错性等优点，但可能存在较大的存储空间和数据加载速度较慢等缺点。  
混合持久化结合了RDB持久化和AOF持久化的优点，适用于对数据安全性和性能要求较高的场景。  
在选择Redis持久化方案时，需要根据实际业务需求和场景权衡各个方案的优缺点。

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