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持久化机制原理深度解析 Redis 的持久化有哪几种方式?不同的持久化机制都有什么优缺点?持久化机制具体底层是如何实现的?

薪薪向荣 JackLeon 3个月前 (02-16) 96次浏览 0个评论 扫描二维码

持久化机制原理深度解析 Redis 的持久化有哪几种方式?不同的持久化机制都有什么优缺点?持久化机制具体底层是如何实现的?

Redis 的持久化有哪几种方式?不同的持久化机制都有什么优缺点?持久化机制具体底层是如何实现的?

面试题

redis 的持久化有哪几种方式?不同的持久化机制都有什么优缺点?持久化机制具体底层是如何实现的?

面试官心理分析

redis 如果仅仅只是将数据缓存在内存里面,如果 redis 宕机了再重启,内存里的数据就全部都弄丢了啊。你必须得用 redis 的持久化机制,将数据写入内存的同时,异步的慢慢的将数据写入磁盘文件里,进行持久化。

如果 redis 宕机重启,自动从磁盘上加载之前持久化的一些数据就可以了,也许会丢失少许数据,但是至少不会将所有数据都弄丢。

这个其实一样,针对的都是 redis 的生产环境可能遇到的一些问题,就是 redis 要是挂了再重启,内存里的数据不就全丢了?能不能重启的时候把数据给恢复了?

面试题剖析

持久化主要是做灾难恢复、数据恢复,也可以归类到高可用的一个环节中去,比如你 redis 整个挂了,然后 redis 就不可用了,你要做的事情就是让 redis 变得可用,尽快变得可用。

重启 redis,尽快让它堆外提供服务,如果没做数据备份,这时候 redis 启动了,也不可用啊,数据都没了。

很可能说,大量的请求过来,缓存全部无法命中,在 redis 里根本找不到数据,这个时候就死定了,出现缓存雪崩问题。所有请求没有在 redis 命中,就会去 mysql 数据库这种数据源头中去找,一下子 mysql 承接高并发,然后就挂了…

如果你把 redis 持久化做好,备份和恢复方案做到企业级的程度,那么即使你的 redis 故障了,也可以通过备份数据,快速恢复,一旦恢复立即对外提供服务。

redis 持久化的两种方式

  • RDB:RDB 持久化机制,是对 redis 中的数据执行周期性的持久化。
  • AOF: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。

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,比如说阿里云等云服务。

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

RDB 优缺点

  • 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。
  • 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。

AOF 优缺点

  • 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。
  • 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。(如果实时写入,那么 QPS 会大降,redis 性能会大大降低)
  • 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。

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:第一,你通过 AOF 做冷备,没有 RDB 做冷备来的恢复速度更快;第二,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;
  • redis 支持同时开启开启两种持久化方式,我们可以综合使用 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。

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