Redis持久化的几种方式——深入解析RDB

Redis 的读写都是在内存中,所以它的性能较高,但在内存中的数据会随着服务器的重启而丢失,为了保证数据不丢失,我们需要将内存中的数据存储到磁盘,以便 Redis 重启时能够从磁盘中恢复原有的数据,而整个过程就叫做 Redis 持久化。

Redis 持久化也是 Redis 和 Memcached 的主要区别之一,因为 Memcached 是不具备持久化功能的。

1.持久化的几种方式

Redis 持久化拥有以下三种方式:

  • 快照方式 (RDB, Redis DataBase)将某一个时刻的内存数据,以二进制的方式写入磁盘;
  • 文件追加方式 (AOF, Append Only File),记录所有的操作命令,并以文本的形式追加到文件中;
  • 混合持久化方式 ,Redis 4.0 之后新增的方式,混合持久化是结合了 RDB 和 AOF 的优点,在写入的时候,先把当前的数据以 RDB 的形式写入文件的开头,再将后续的操作命令以 AOF 的格式存入文件,这样既能保证 Redis 重启时的速度,又能简单数据丢失的风险。

因为每种持久化方案,都有特定的使用场景,让我们先从 RDB 持久化说起吧。

2.RDB简介

RDB(Redis DataBase)是将某一个时刻的内存快照(Snapshot),以二进制的方式写入磁盘的过程。

3.持久化触发

RDB 的持久化触发方式有两类:一类是手动触发,另一类是自动触发。

1)手动触发

手动触发持久化的操作有两个: savebgsave ,它们主要区别体现在:是否阻塞 Redis 主线程的执行。

① save 命令

在客户端中执行 save 命令,就会触发 Redis 的持久化,但同时也是使 Redis 处于阻塞状态,直到 RDB 持久化完成,才会响应其他客户端发来的命令,所以 在生产环境一定要慎用

save 命令使用如下:

从图片可以看出,当执行完  save 命令之后,持久化文件 dump.rdb 的修改时间就变了,这就表示 save 成功的触发了 RDB 持久化。

save 命令执行流程,如下图所示:

② bgsave 命令

bgsave(background save)既后台保存的意思, 它和 save 命令最大的区别就是 bgsave 会 fork() 一个子进程来执行持久化,整个过程中只有在 fork() 子进程时有短暂的阻塞,当子进程被创建之后,Redis 的主进程就可以响应其他客户端的请求了,相对于整个流程都阻塞的  save 命令来说,显然  bgsave 命令更适合我们使用。

bgsave 命令使用,如下图所示:

bgsave 执行流程,如下图所示:

2)自动触发

说完了 RDB 的手动触发方式,下面来看如何自动触发 RDB 持久化?

RDB 自动持久化主要来源于以下几种情况。

① save m n

save m n 是指在 m 秒内,如果有 n 个键发生改变,则自动触发持久化。

参数 m 和 n 可以在 Redis 的配置文件中找到,例如, save 60 1 则表明在 60 秒内,至少有一个键发生改变,就会触发 RDB 持久化。

自动触发持久化,本质是 Redis 通过判断,如果满足设置的触发条件,自动执行一次  bgsave 命令。

注意:当设置多个 save m n 命令时,满足任意一个条件都会触发持久化。

例如,我们设置了以下两个 save m n 命令:

  • save 60 10
  • save 600 1

当 60s 内如果有 10 次 Redis 键值发生改变,就会触发持久化;如果 60s 内 Redis 的键值改变次数少于 10 次,那么 Redis 就会判断 600s 内,Redis 的键值是否至少被修改了一次,如果满足则会触发持久化。

② flushall

flushall 命令用于清空 Redis 数据库,在生产环境下一定慎用,当 Redis 执行了 flushall 命令之后,则会触发自动持久化,把 RDB 文件清空。

执行结果如下图所示:

③ 主从同步触发

在 Redis 主从复制中,当从节点执行全量复制操作时,主节点会执行 bgsave 命令,并将 RDB 文件发送给从节点,该过程会自动触发 Redis 持久化。

4.配置说明

合理的设置 RDB 的配置,可以保障 Redis 高效且稳定的运行,下面一起来看 RDB 的配置项都有哪些?

RDB 配置参数可以在  Redis 的配置文件中找见,具体内容如下:

# RDB 保存的条件
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# bgsave 失败之后,是否停止持久化数据到磁盘,yes 表示停止持久化,no 表示忽略错误继续写文件。
stop-writes-on-bgsave-error yes

# RDB 文件压缩
rdbcompression yes

# 写入文件和读取文件时是否开启 RDB 文件检查,检查是否有无损坏,如果在启动是检查发现损坏,则停止启动。
rdbchecksum yes

# RDB 文件名
dbfilename dump.rdb

# RDB 文件目录
dir ./

其中比较重要的参数如下列表:

① save 参数

它是用来配置触发 RDB 持久化条件的参数,满足保存条件时将会把数据持久化到硬盘。

默认配置说明如下:

  • save 900 1:表示 900 秒内如果至少有 1 个 key 值变化,则把数据持久化到硬盘;
  • save 300 10:表示 300 秒内如果至少有 10 个 key 值变化,则把数据持久化到硬盘;
  • save 60 10000:表示 60 秒内如果至少有 10000 个 key 值变化,则把数据持久化到硬盘。

② rdbcompression 参数

它的默认值是 yes 表示开启 RDB 文件压缩,Redis 会采用 LZF 算法进行压缩。如果不想消耗 CPU 性能来进行文件压缩的话,可以设置为关闭此功能,这样的缺点是需要更多的磁盘空间来保存文件。

③ rdbchecksum 参数

它的默认值为 yes 表示写入文件和读取文件时是否开启 RDB 文件检查,检查是否有无损坏,如果在启动是检查发现损坏,则停止启动。

5.配置查询

Redis 中可以使用命令查询当前配置参数。查询命令的格式为: config get xxx ,例如,想要获取 RDB 文件的存储名称设置,可以使用 config get dbfilename ,执行效果如下图所示:

查询 RDB 的文件目录,可使用命令 config get dir ,执行效果如下图所示:

6.配置设置

设置 RDB 的配置,可以通过以下两种方式:

config set dir "/usr/data"

注意:手动修改 Redis 配置文件的方式是全局生效的,即重启 Redis 服务器设置参数也不会丢失,而使用命令修改的方式,在 Redis 重启之后就会丢失。但手动修改 Redis 配置文件,想要立即生效需要重启 Redis 服务器,而命令的方式则不需要重启 Redis 服务器。

小贴士:Redis 的配置文件位于 Redis 安装目录的根路径下,默认名称为 redis.conf。

7.RDB 文件恢复

当 Redis 服务器启动时,如果 Redis 根目录存在 RDB 文件 dump.rdb,Redis 就会自动加载 RDB 文件恢复持久化数据。

如果根目录没有 dump.rdb 文件,请先将 dump.rdb 文件移动到 Redis 的根目录。

验证 RDB 文件是否被加载

Redis 在启动时有日志信息,会显示是否加载了 RDB 文件,我们执行 Redis 启动命令: src/redis-server redis.conf ,如下图所示:

从日志上可以看出, Redis 服务在启动时已经正常加载了 RDB 文件。

小贴士:Redis 服务器在载入 RDB 文件期间,会一直处于阻塞状态,直到载入工作完成为止。

8.RDB 优缺点

1)RDB 优点

  • RDB 的内容为二进制的数据,占用内存更小,更紧凑,更适合做为备份文件;
  • RDB 对灾难恢复非常有用,它是一个紧凑的文件,可以更快的传输到远程服务器进行 Redis 服务恢复;
  • RDB 可以更大程度的提高 Redis 的运行速度,因为每次持久化时 Redis 主进程都会 fork() 一个子进程,进行数据持久化到磁盘,Redis 主进程并不会执行磁盘 I/O 等操作;
  • 与 AOF 格式的文件相比,RDB 文件可以更快的重启。

2)RDB 缺点

  • 因为 RDB 只能保存某个时间间隔的数据,如果中途 Redis 服务被意外终止了,则会丢失一段时间内的 Redis 数据;
  • RDB 需要经常 fork() 才能使用子进程将其持久化在磁盘上。如果数据集很大,fork() 可能很耗时,并且如果数据集很大且 CPU 性能不佳,则可能导致 Redis 停止为客户端服务几毫秒甚至一秒钟。

9.禁用持久化

禁用持久化可以提高 Redis 的执行效率,如果对数据丢失不敏感的情况下,可以在连接客户端的情况下,执行 config set save "" 命令即可禁用 Redis 的持久化,如下图所示:

10.小结

通过本文我们可以得知,RDB 持久化分为手动触发和自动触发两种方式,它的优点是存储文件小,Redis 启动时恢复数据比较快,缺点是有丢失数据的风险。RDB 文件的恢复也很简单,只需要把 RDB 文件放到 Redis 的根目录,在 Redis 启动时就会自动加载并恢复数据。

11.思考题

如果 Redis 服务器 CPU 占用过高,可能是什么原因导致的?欢迎各位在评论区,写下你们的答案。

12.参考&鸣谢

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