回忆Redis的持久化机制

前言

大家都知道，Redis是内存数据库，也就是说client与Redis交互的过程，无论是读key还是写key都是直接访问Redis的内存即可，但对于宕机备份容灾等问题，就需要引入持久化，Redis提供RDB或AOF，还有从版本4.0开始引入这RDB和AOF两种的混合持久化方式。

RDB

RDB持久化是通过创建快照来获取内存某个时间点上的副本，所以重启redis时利用快照可以方便恢复，默认快照文件为dump.rdb。

触发方式

配置方式

通过配置每隔n秒有m个key发生变化，即会触发，生成一次RDB；

手动触发

可操作save和bgSave命令（默认bgSave），生产上应该用bgSave，因为相比save只用主线程进行RDB，后者是fork一个子进程来进行，避免阻塞主线程执行client的操作命令。

bgsave的执行流程

①首先检查是否有在执行RDB或AOF的子进程在执行，如果有就返回错误；
②此时触发RDB，调用的是rdbSaveBackgroud；
③开始fork子进程，同时主进程继续执行client的发送的操作命令；
④RDB完成后，会替换为新的dump文件，子进程停止；
其中关于fork子进程，会阻塞主线程微秒级别的性能，阻塞也不是直到fork子进程结束，而是为了加快它fork子进程的效率，使用到写时复制的机制；

写时复制的意思是，操作系统中进程访问内存，是每个进程都有自己的虚拟内存（例如32位最大虚拟内存为4G），然后通过页表中绑定物理内存的关系来映射物理内存，如果进程没有虚拟内存访问物理内存，则会发生缺页异常，所以bgsave在fork子进程时，只是将主线程所在进程访问物理内存的页表复制一份，将它设置为可读，主进程完成工作了，避免阻塞直到fork完成，这样当主进程或子进程需要修改内存时，才会触发缺页异常，其中内核的缺页异常处理函数中，会将主进程所用物理内存，复制一份到子进程，此时才算fork完成；

缺点

会数据丢失，因为通常是通过配置的方式触发生成RDB，是每隔n秒如果有m个key变更就会触发，那已有m-1个key变更，未达到持久化条件，此时宕机，就会丢失这段时间变更的key了。

AOF

不像RDB产生快照，它是client的每个写操作命令，以追加的形式写入到磁盘的AOF文件，在redis重启时会重新执行AOF文件中的写命令即可将数据恢复到内存中；
其中AOF，它是有三种写入策略的，可以通过在redis.conf配置：

重写机制

不像RDB的二进制小文件，因为每个写命令都会追加AOF文件，那体积会越来越大，例如不断set key a，set key b，set key c，这些对同一个key的不断赋值，可以使用重写机制，只写入最新的value为c即可，很好的节省文件大小。
而且重写机制为避免影响正常的执行命令，也不是只用到主线程的，说说重写过程：
①首先创建一个子进程，负责AOF的重写操作；
②根据当前reids的内存数据的值，目前redis对于key的最新值就是c了，写入新的AOF文件，如list中有所有元素，也是用RPUSH命令将所有元素写入，而不是写入该list逐个添加元素的记录；
③在重写的过程中，还是会继续接收client的操作请求，为了避免数据不一致，主进程会将这些新的写命令同时写入一个缓冲区（aof_rewrite_buf）中；
④在重写机制完成后，会将aof_rewrite_buf缓冲区的写命令继续添加到新的AOF文件中；
⑤将新的AOF文件替换掉旧的AOF文件；

触发方式

手动触发

使用BGREWRITEAOF触发AOF重写；

自动触发

通过配置文件中的参数控制自动触发条件，要配置下面这两个参数：
auto-aof-rewrite-min-size：AOF文件达到该大小时允许重写，默认是64M；
auto-aof-rewrite-percentage：当前AOF文件大小相对于上次重写后的增长百分比达到该值出发重写；

MP-AOF

上面的重写机制，是存在严重的内存开销，因为在重写过程中，除了写原来的aof缓冲区，然后再到aof旧文件，还写入了一份重复的aof_rewrite_buf内存开销，而且还会损耗cpu的开销。
MP-AOF机制，它是将AOF原来的一份文件，改成三个文件，如下，第一个“ll”命令查看的是重写前的三个文件，第二个“ll”查看的是重写后的三个文件

一开始base.aof文件是为0，正常执行client的写命令，会追加到incr.aof文件，触发重写后，将incr.aof文件的内容重写，也就是只获取最新的key值，往base.aof文件写，可以看到aof.1.base.aof变成aof.2.base.aof文件了，然后incr.aof也从2开始了，避免在重写过程中，写多了一份在aof_rewrite_buf缓冲区，大大节省内存和cpu损耗。

RDB和AOF混合模式

即利用了RDB加载快的优点，还利用了AOF保存命令完整性的优点；