浅谈redis内存数据的持久化方式

一、概述

Redis的强大性能很大程度上都是因为所有数据都是存储在内存中的，然而当Redis重启后，所有存储在内存中的数据将会丢失，在很多情况下是无法容忍这样的事情的。所以，我们需要将内存中的数据持久化！典型的需要持久化数据的场景如下：

1. 将Redis作为数据库使用；
2. 将Redis作为缓存服务器使用，但是缓存miss后会对性能造成很大影响，所有缓存同时失效时会造成服务雪崩，无法响应。

本文介绍Redis所支持的两种数据持久化方式。

二、Redis数据持久化

Redis支持两种数据持久化方式：RDB方式和AOF方式。前者会根据配置的规则定时将内存中的数据持久化到硬盘上，后者则是在每次执行写命令之后将命令记录下来。两种持久化方式可以单独使用，但是通常会将两者结合使用。

1、RDB方式

RDB方式的持久化是通过快照的方式完成的。当符合某种规则时，会将内存中的数据全量生成一份副本存储到硬盘上，这个过程称作”快照”，Redis会在以下几种情况下对数据进行快照：

1. 根据配置规则进行自动快照；
2. 用户执行SAVE, BGSAVE命令；
3. 执行FLUSHALL命令；
4. 执行复制（replication）时。

执行快照的场景

（1）根据配置自动快照

Redis允许用户自定义快照条件，当满足条件时自动执行快照。缺省情况下，Redis把数据快照存放在磁盘上的二进制文件中，文件名为dump.rdb，此外，我们也可以通过配置文件来修改Redis服务器dump快照的频率，在打开redis.windows.conf文件之后，我们搜索save，可以看到下面的配置信息：

注意最后三行，分别表示：

在900秒(15分钟)之后，如果至少有1个key发生变化，则dump内存快照；

在300秒(5分钟)之后，如果至少有10个key发生变化，则dump内存快照；

在60秒(1分钟)之后，如果至少有10000个key发生变化，则dump内存快照。

每个快照条件独占一行，他们之间是或（||）关系，只要满足任何一个就进行快照。上面配置save后的第一个参数T是时间，单位是秒，第二个参数M是更改的键的个数，含义是：当时间T内被更改的键的个数大于M时，自动进行快照。比如save 900 1的含义是15分钟内(900s)被更改的键的个数大于1时，自动进行快照操作。

（2）执行SAVE或BGSAVE命令

除了让Redis自动进行快照外，当我们需要重启，迁移，备份Redis时，我们也可以手动执行SAVE或BGSAVE命令主动进行快照操作。

SAVE命令：当执行SAVE命令时，Redis同步进行快照操作，期间会阻塞所有来自客户端的请求，所以放数据库数据较多时，应该避免使用该命令；

BGSAVE命令：从命令名字就能看出来，这个命令与SAVE命令的区别就在于该命令的快照操作是在后台异步进行的，进行快照操作的同时还能处理来自客户端的请求。执行BGSAVE命令后Redis会马上返回OK表示开始进行快照操作，如果想知道快照操作是否已经完成，可以使用LASTSAVE命令返回最近一次成功执行快照的时间，返回结果是一个Unix时间戳。

（3）执行FLUSHALL命令

当执行FLUSHALL命令时，Redis会清除数据库中的所有数据。需要注意的是：不论清空数据库的过程是否触发了自动快照的条件，只要自动快照条件不为空，Redis就会执行一次快照操作，当没有定义自动快照条件时，执行FLUSHALL命令不会进行快照操作。

（4）执行复制

当设置了主从模式时，Redis会在复制初始化时进行自动快照。

快照原理

Redis默认会将快照文件存储在Redis当前进程的工作目录的dump.rdb文件中，可以通过配置文件中的dir和dbfilename两个参数分别指定快照文件的存储路径和文件名，默认的存储路径和文件名如下图所示：

快照执行的过程如下：

（1）Redis使用fork函数复制一份当前进程（父进程）的副本（子进程）；
（2）父进程继续处理来自客户端的请求，子进程开始将内存中的数据写入硬盘中的临时文件；
（3）当子进程写完所有的数据后，用该临时文件替换旧的RDB文件，至此，一次快照操作完成。

需要注意的是：

在执行fork的时候操作系统（类Unix操作系统）会使用写时复制（copy-on-write）策略，即fork函数发生的一刻，父进程和子进程共享同一块内存数据，当父进程需要修改其中的某片数据（如执行写命令）时，操作系统会将该片数据复制一份以保证子进程不受影响，所以RDB文件存储的是执行fork操作那一刻的内存数据。所以RDB方式理论上是会存在丢数据的情况的(fork之后修改的的那些没有写进RDB文件)。

通过上述的介绍可以知道，快照进行时是不会修改RDB文件的，只有完成的时候才会用临时文件替换老的RDB文件，所以就保证任何时候RDB文件的都是完整的。这使得我们可以通过定时备份RDB文件来实现Redis数据的备份。RDB文件是经过压缩处理的二进制文件，所以占用的空间会小于内存中数据的大小，更有利于传输。

Redis启动时会自动读取RDB快照文件，将数据从硬盘载入到内存，根据数量的不同，这个过程持续的时间也不尽相同，通常来讲，一个记录1000万个字符串类型键，大小为1GB的快照文件载入到内存需要20-30秒的时间。

示例

下面演示RDB方式持久化，首先使用配置有如下快照规则：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
dbfilename dump.rdb
dir ./