Redis AOF持久化详解(含配置策略)

 
AOF 被称为追加模式,或日志模式,是 Redis 提供的另一种持久化策略,它能够存储 Redis 服务器已经执行过的的命令,并且只记录对内存有过修改的命令,这种数据记录方法,被叫做“增量复制”,其默认存储文件为appendonly.aof

开启AOF持久化

AOF 机制默认处于未开启状态,可以通过修改 Redis 配置文件开启 AOF,如下所示:

1) Windows系统

执行如下操作:
#修改配置文件,把no改为 yes
appendonly yes
#确定存储文件名是否正确
appendfilename "appendonly.aof"
#重启服务器
redis-server --service-stop
redis-server --service-start

2) Linux系统

执行如下操作:
#修改配置文件:
vim /etc/redis/redis.conf
appendonly yes # 把 no 改为 yes
#确定存储文件名是否正确
appendfilename "appendonly.aof"
#重启服务:
sudo /etc/init.d/redis-server restart
提示:本节建议在您在 Linux 系统上操作 Redis,否则一些 AOF 的性能无法体现。

AOF持久化机制

每当有一个修改数据库的命令被执行时,服务器就将命令写入到 appendonly.aof 文件中,该文件存储了服务器执行过的所有修改命令,因此,只要服务器重新执行一次 .aof 文件,就可以实现还原数据的目的,这个过程被形象地称之为“命令重演”

1) 写入机制

Redis 在收到客户端修改命令后,先进行相应的校验,如果没问题,就立即将该命令存追加到 .aof 文件中,也就是先存到磁盘中,然后服务器再执行命令。这样就算遇到了突发的宕机情况情况,也只需将存储到  .aof 文件中的命令,进行一次“命令重演”就可以恢复到宕机前的状态。

在上述执行过程中,有一个很重要的环节就是命令的写入,这是一个 IO 操作。Redis 为了提升写入效率,它不会将内容直接写入到磁盘中,而是将其放到一个内存缓存区(buffer)中,等到缓存区被填满时才真正将缓存区中的内容写入到磁盘里。

2) 重写机制

Redis 在长期运行的过程中,aof 文件会越变越长。如果机器宕机重启,“重演”整个 aof 文件会非常耗时,导致长时间 Redis 无法对外提供服务。因此就需要对 aof 文件做一下“瘦身”运动。

为了让 aof 文件的大小控制在合理的范围内,Redis 提供了 AOF 重写机制,手动执行BGREWRITEAOF命令,开始重写 aof 文件,如下所示:
127.0.0.1:6379> BGREWRITEAOF
Background append only file rewriting started
通过上述操作后,服务器会生成一个新的 aof 文件,该文件具有以下特点:
  • 新的 aof 文件记录的数据库数据和原 aof 文件记录的数据库数据完全一致;
  • 新的 aof 文件会使用尽可能少的命令来记录数据库数据,因此新的 aof 文件的体积会小很多;
  • AOF 重写期间,服务器不会被阻塞,它可以正常处理客户端发送的命令。

下表对原有 aof 文件和新生成的 aof 文件做了对比,如下所示:

重写机制AOF文件对比
原有aof文件 重写后aof文件
select 0 SELECT 0
sadd myset Jack SADD myset Jack Helen JJ Lisa
sadd myset Helen SET msg 'hello tarena'
sadd myset JJ RPUSH num 4 6 8
sadd myset Lisa  
INCR number  
INCR number  
DEL number  
SET message 'www.baidu.com'  
SET message 'www.biancheng.net'  
RPUSH num 2 4 6  
RPUSH num 8  
LPOP num  

从上表可以看出,新生成的 aof 文件中,它的命令格式做了很大程度的简化。

3) 自动触发AOF重写

Redis 为自动触发 AOF 重写功能,提供了相应的配置策略。如下所示:修改 Redis 配置文件,让服务器自动执行 BGREWRITEAOF 命令。
#默认配置项
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb #表示触发AOF重写的最小文件体积,大于或等于64MB自动触发。
该配置项表示:触发重写所需要的 aof 文件体积百分比,只有当 aof 文件的增量大于 100% 时才进行重写,也就是大一倍。比如,第一次重写时文件大小为 64M,那么第二次触发重写的体积为 128M,第三次重写为 256M,以此类推。如果将百分比值设置为 0 就表示关闭 AOF 自动重写功能。

AOF策略配置

在上述介绍写入机制的过程中,如果遇到宕机前,缓存内的数据未能写入到磁盘中,那么数据仍然会有丢失的风险。服务器宕机时,丢失命令的数量,取决于命令被写入磁盘的时间,越早地把命令写入到磁盘中,发生意外时丢失的数据就会越少,否则越多。

Redis 为数据的安全性考虑,同样为 AOF 持久化提供了策略配置,打开 Redis 配置文件,如下图所示:

Redis AOF持久化
图1:AOF策略配置

上述配置策略说明如下:
  • Always:服务器每写入一个命令,就调用一次 fsync 函数,将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器出现故障,也不会丢失任何已经成功执行的命令数据,但是其执行速度较慢;
  • Everysec(默认):服务器每一秒调用一次 fsync 函数,将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器出现故障,最多只丢失一秒钟内的执行的命令数据,通常都使用它作为 AOF 配置策略;
  • No:服务器不主动调用 fsync 函数,由操作系统决定何时将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器遭遇意外停机时,丢失命令的数量是不确定的,所以这种策略,不确定性较大,不安全。

注意:Linux 系统的 fsync() 函数可以将指定文件的内容从内核缓存刷到硬盘中。

由于是 fsync 是磁盘 IO 操作,所以它很慢!如果 Redis 执行一条指令就要 fsync 一次(Always),那么 Redis 高性能将严重受到影响。

在生产环境的服务器中,Redis 通常是每隔 1s 左右执行一次 fsync 操作( Everysec),这样既保持了高性能,也让数据尽可能的少丢失。最后一种策略(No),让操作系统来决定何时将数据同步到磁盘,这种策略存在许多不确定性,所以不建议使用。

从三种策略的运行速度来看,Always 的速度最慢,而 Everysec 和 No 都很快。

AOF和RDB对比

RDB与AOF持久化对比
RDB持久化 AOF持久化
全量备份,一次保存整个数据库。 增量备份,一次只保存一个修改数据库的命令。
每次执行持久化操作的间隔时间较长。 保存的间隔默认为一秒钟(Everysec)
数据保存为二进制格式,其还原速度快。 使用文本格式还原数据,所以数据还原速度一般。
执行 SAVE 命令时会阻塞服务器,但手动或者自动触发的 BGSAVE 不会阻塞服务器 AOF持久化无论何时都不会阻塞服务器。

如果进行数据恢复时,既有 dump.rdb文件,又有 appendonly.aof 文件,您应该先通过 appendonly.aof 恢复数据,这能最大程度地保证数据的安全性。

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