关于Redis持久化

Redis有两种持久化的方式：快照（RDB文件）和追加式文件（AOF文件）

RDB持久化方式是在一个特定的间隔保存某个时间点的一个数据快照。
AOF（Append only file）持久化方式则会记录每一个服务器收到的写操作。数据回复时，这些记录的操作会逐条执行从而重建出原来的数据。写操作命令记录的格式跟Redis协议一致，以追加的方式进行保存。

Redis的持久化是可以禁用的，两种方式的持久化是可以同时存在的，但是当Redis重启时，AOF文件会被优先用于重建数据。

一、RDB

RDB就是Snapshot存储，是默认的持久化方式。按照一定的策略周期性的将数据保存到磁盘。对应产生的数据文件为dump.rdb，通过配置文件中的save参数来定义快照的周期。Redis支持将当前数据的快照存成一个数据文件实现持久化。而一个持续写入的数据库如何生成快照呢。Redis借助了fork命令的copy on write机制。在生成快照时，将当前进程fork出一个子进程，然后在子进程中循环所有的数据，将数据写成为RDB文件。

Client 也可以使用save或者bgsave命令通知redis做一次快照持久化。save操作是在主线程中保存快照的，由于redis是用一个主线程来处理所有 client的请求，这种方式会阻塞所有client请求，所以不推荐使用。另一点需要注意的是，每次快照持久化都是将内存数据完整写入到磁盘一次，并不是增量的只同步脏数据。如果数据量大的话，而且写操作比较多，必然会引起大量的磁盘io操作，可能会严重影响性能。

Redis的RDB文件不会坏掉，因为其写操作是在一个新进程中进行的。当生成一个新的RDB文件时，Redis生成的子进程会先将数据写到一个临时文件中，然后通过原子性rename系统调用将临时文件重命名为RDB文件。这样在任何时候出现故障，Redis的RDB文件都总是可用的。并且Redis的RDB文件也是Redis主从同步内部实现中的一环

主从同步

第一次Slave向Master同步的实现是：

Slave向Master发出同步请求，Master先dump出rdb文件，然后将rdb文件全量传输给slave，然后Master把缓存的命令转发给Slave，初次同步完成。

第二次以及以后的同步实现是：

Master将变量的快照直接实时依次发送给各个Slave。但不管什么原因导致Slave和Master断开重连都会重复以上两个步骤的过程。

Redis的主从复制是建立在内存快照的持久化基础上的，只要有Slave就一定会有内存快照发生。

工作原理

Redis调用fork()，产生一个子进程。
父进程继续处理client请求，子进程把内存数据写到一个临时的RDB文件。由于os的写时复制机制（copy on write)父子进程会共享相同的物理页面，当父进程处理写请求时os会为父进程要修改的页面创建副本，而不是写共享的页面。所以子进程的地址空间内的数据是fork时刻整个数据库的一个快照。
当子进程将快照写入临时文件完毕后，用临时文件替换原来的快照文件，然后子进程退出

优点

RDB文件是一个很简洁的单文件，它保存了某个时间点的Redis数据，很适合用于做备份。你可以设定一个时间点对RDB文件进行归档，这样就能在需要的时候很轻易的把数据恢复到不同的版本。
RDB很适合用于灾备。单文件很方便就能传输到远程的服务器上。
RDB的性能很好，需要进行持久化时，主进程会fork一个子进程出来，然后把持久化的工作交给子进程，自己不会有相关的I/O操作。
比起AOF，在数据量比较大的情况下，RDB的启动速度更快。

缺点

RDB容易造成数据的丢失。假设每5分钟保存一次快照，如果Redis因为某些原因不能正常工作，那么从上次产生快照到Redis出现问题这段时间的数据就会丢失了。
RDB使用fork()产生子进程进行数据的持久化，如果数据比较大的话可能就会花费点时间，造成Redis停止服务几毫秒。如果数据量很大且CPU性能不是很好的时候，停止服务的时间甚至会到1秒。

文件路径和名称

默认Redis会把快照文件存储为当前目录下一个名为dump.rdb的文件。要修改文件的存储路径和名称，可以通过修改配置文件redis.conf实现：

# RDB文件名，默认为dump.rdb。
dbfilename dump.rdb
 
# 文件存放的目录，AOF文件同样存放在此目录下。默认为当前工作目录。
dir ./

保存点（RDB的启用和禁用）

你可以配置保存点，使Redis如果在每N秒后数据发生了M次改变就保存快照文件。例如下面这个保存点配置表示每60秒，如果数据发生了1000次以上的变动，Redis就会自动保存快照文件：

save 60 1000

保存点可以设置多个，Redis的配置文件就默认设置了3个保存点：

# 格式为：save <seconds> <changes>
# 可以设置多个。
save 900 1 #900秒后至少1个key有变动
save 300 10 #300秒后至少10个key有变动
save 60 10000 #60秒后至少10000个key有变动

如果想禁用快照保存的功能，可以通过注释掉所有"save"配置达到，或者在最后一条"save"配置后添加如下的配置：

save ""

错误处理

默认情况下，如果Redis在后台生成快照的时候失败，那么就会停止接收数据，目的是让用户能知道数据没有持久化成功。但是如果你有其他的方式可以监控到Redis及其持久化的状态，那么可以把这个功能禁止掉。

stop-writes-on-bgsave-error yes

数据压缩

默认Redis会采用LZF对数据进行压缩。如果你想节省点CPU的性能，你可以把压缩功能禁用掉，但是数据集就会比没压缩的时候要打。

rdbcompression yes

数据校验

从版本5的RDB的开始，一个CRC64的校验码会放在文件的末尾。这样更能保证文件的完整性，但是在保存或者加载文件时会损失一定的性能（大概10%）。如果想追求更高的性能，可以把它禁用掉，这样文件在写入校验码时会用0替代，加载的时候看到0就会直接跳过校验

rdbchecksum yes

手动生成快照

Redis提供了两个命令用于手动生成快照。

SAVE

SAVE命令会使用同步的方式生成RDB快照文件，这意味着在这个过程中会阻塞所有其他客户端的请求。因此不建议在生产环境使用这个命令，除非因为某种原因需要去阻止Redis使用子进程进行后台生成快照（例如调用fork(2)出错）。

BGSAVE

BGSAVE命令使用后台的方式保存RDB文件，调用此命令后，会立刻返回OK返回码。Redis会产生一个子进程进行处理并立刻恢复对客户端的服务。在客户端我们可以使用LASTSAVE命令查看操作是否成功。

127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started
127.0.0.1:6379> LASTSAVE
(integer) 1433936394

配置文件里禁用了快照生成功能不影响SAVE和BGSAVE命令的效果。

二、AOF

快照并不是很可靠。如果服务器突然Crash了，那么最新的数据就会丢失。而AOF文件则提供了一种更为可靠的持久化方式。每当Redis接受到会修改数据集的命令时，就会把命令追加到AOF文件里，当你重启Redis时，AOF里的命令会被重新执行一次，重建数据

原理

redis调用fork ，现在有父子两个进程
子进程根据内存中的数据库快照，往临时文件中写入重建数据库状态的命令
父进程继续处理client请求，除了把写命令写入到原来的aof文件中。同时把收到的写命令缓存起来。这样就能保证如果子进程重写失败的话并不会出问题
当子进程把快照内容写入已命令方式写到临时文件中后，子进程发信号通知父进程。然后父进程把缓存的写命令也写入到临时文件
现在父进程可以使用临时文件替换老的aof文件，并重命名，后面收到的写命令也开始往新的aof文件中追加

优点

比RDB可靠。你可以制定不同的fsync策略：不进行fsync、每秒fsync一次和每次查询进行fsync。默认是每秒fsync一次。这意味着你最多丢失一秒钟的数据。
AOF日志文件是一个纯追加的文件。就算服务器突然Crash，也不会出现日志的定位或者损坏问题。甚至如果因为某些原因（例如磁盘满了）命令只写了一半到日志文件里，我们也可以用redis-check-aof这个工具很简单的进行修复。
当AOF文件太大时，Redis会自动在后台进行重写。重写很安全，因为重写是在一个新的文件上进行，同时Redis会继续往旧的文件追加数据。新文件上会写入能重建当前数据集的最小操作命令的集合。当新文件重写完，Redis会把新旧文件进行切换，然后开始把数据写到新文件上。
AOF把操作命令以简单易懂的格式一条接一条的保存在文件里，很容易导出来用于恢复数据。例如我们不小心用FLUSHALL命令把所有数据刷掉了，只要文件没有被重写，我们可以把服务停掉，把最后那条命令删掉，然后重启服务，这样就能把被刷掉的数据恢复回来。

缺点

在相同的数据集下，AOF文件的大小一般会比RDB文件大。
在某些fsync策略下，AOF的速度会比RDB慢。通常fsync设置为每秒一次就能获得比较高的性能，而在禁止fsync的情况下速度可以达到RDB的水平。
在过去曾经发现一些很罕见的BUG导致使用AOF重建的数据跟原数据不一致的问题。

启用AOF

把配置项appendonly设为yes：

appendonly yes

文件路径和名称

# 文件存放目录，与RDB共用。默认为当前工作目录。
dir ./
 
# 默认文件名为appendonly.aof
appendfilename "appendonly.aof"

可靠性

你可以配置Redis调用fsync的频率，有三个选项：

每当有新命令追加到AOF的时候调用fsync。速度最慢，但是最安全。
每秒fsync一次。速度快（2.4版本跟快照方式速度差不多），安全性不错（最多丢失1秒的数据）。
从不fsync，交由系统去处理。这个方式速度最快，但是安全性没有保证

推荐使用每秒fsync一次的方式（默认的方式），因为它速度快，安全性也不错。相关配置如下：

# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

日志重写

随着写操作的不断增加，AOF文件会越来越大。例如你递增一个计数器100次，那么最终结果就是数据集里的计数器的值为最终的递增结果，但是AOF文件里却会把这100次操作完整的记录下来。而事实上要恢复这个记录，只需要1个命令就行了，也就是说AOF文件里那100条命令其实可以精简为1条。所以Redis支持这样一个功能：在不中断服务的情况下在后台重建AOF文件。

工作原理如下：

Redis调用fork()，产生一个子进程。
子进程把新的AOF写到一个临时文件里。
主进程持续把新的变动写到内存里的buffer，同时也会把这些新的变动写到旧的AOF里，这样即使重写失败也能保证数据的安全。
当子进程完成文件的重写后，主进程会获得一个信号，然后把内存里的buffer追加到子进程生成的那个新AOF里。

我们可以通过配置设置日志重写的条件：

#在日志重写时，不进行命令追加操作，而只是将其放在缓冲区里，避免与命令的追加造成DISK IO上的冲突。
#设置为yes表示rewrite期间对新写操作不fsync,暂时存在内存中,等rewrite完成后再写入，默认为no，建议yes
no-appendfsync-on-rewrite yes 
 
# Redis会记住自从上一次重写后AOF文件的大小（如果自Redis启动后还没重写过，则记住启动时使用的AOF文件的大小）。
# 如果当前的文件大小比起记住的那个大小超过指定的百分比，则会触发重写。
# 同时需要设置一个文件大小最小值，只有大于这个值文件才会重写，以防文件很小，但是已经达到百分比的情况。
 
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

要禁用自动的日志重写功能，我们可以把百分比设置为0：

auto-aof-rewrite-percentage 0

Redis 2.4以上才可以自动进行日志重写，之前的版本需要手动运行BGREWRITEAOF这个命令。

数据损坏修复

如果因为某些原因（例如服务器崩溃）AOF文件损坏了，导致Redis加载不了，可以通过以下方式进行修复：

备份AOF文件。
使用redis-check-aof命令修复原始的AOF文件：
```
$ redis-check-aof --fix
```
可以使用diff -u命令看下两个文件的差异。
使用修复过的文件重启Redis服务。

从RDB切换到AOF

这里只说Redis >= 2.2版本的方式：

备份一个最新的dump.rdb的文件，并把备份文件放在一个安全的地方。

运行以下两条命令：

$ redis-cli config set appendonly yes
$ redis-cli config set save ""

确保数据跟切换前一致。
确保数据正确的写到AOF文件里。

第二条命令是用来禁用RDB的持久化方式，但是这不是必须的，因为你可以同时启用两种持久化方式。

记得对配置文件redis.conf进行编辑启用AOF，因为命令行方式修改配置在重启Redis后就会失效。

从上面看出，RDB和AOF操作都是顺序IO操作，性能都很高。而同时在通过RDB文件或者AOF日志进行数据库恢复的时候，也是顺序的读取数据加载到内存中。所以也不会造成磁盘的随机读。

到底选择什么呢？下面是来自官方的建议：

通常，如果你要想提供很高的数据保障性，那么建议你同时使用两种持久化方式。如果你可以接受灾难带来的几分钟的数据丢失，那么你可以仅使用RDB。很多用户仅使用了AOF，但是我们建议，既然RDB可以时不时的给数据做个完整的快照，并且提供更快的重启，所以最好还是也使用RDB。

在数据恢复方面：RDB的启动时间会更短，原因有两个

一是RDB文件中每一条数据只有一条记录，不会像AOF日志那样可能有一条数据的多次操作记录。所以每条数据只需要写一次就行了。
另一个原因是RDB文件的存储格式和Redis数据在内存中的编码格式是一致的，不需要再进行数据编码工作，所以在CPU消耗上要远小于AOF日志的加载。

注意：

上面说了RDB快照的持久化，需要注意：在进行快照的时候（save），fork出来进行dump操作的子进程会占用与父进程一样的内存，真正的copy-on-write，对性能的影响和内存的耗用都是比较大的。比如机器8G内存，Redis已经使用了6G内存，这时save的话会再生成6G，变成12G，大于系统的8G。这时候会发生交换；要是虚拟内存不够则会崩溃，导致数据丢失。所以在用redis的时候一定对系统内存做好容量规划。

目前，通常的设计思路是利用Replication机制来弥补aof、snapshot性能上的不足，达到了数据可持久化。即Master上Snapshot和AOF都不做，来保证Master的读写性能，而Slave上则同时开启Snapshot和AOF来进行持久化，保证数据的安全性。

三、对Redis持久化的测试

通过上面的理论对snapshot和aof有了一定的理解，下面开始进行一些测试

1、redis.conf 开启snapshot 关闭aof

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
 
rdbcompression no
rdbchecksum no
dbfilename redis.rdb
dir /home/backup/redis
 
appendonly  no

测试

[root@localhost redis]# ./src/redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "a"
127.0.0.1:6379> set b 2
OK
127.0.0.1:6379> set c 3
OK
127.0.0.1:6379> set d 4
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "c"
2) "a"
3) "aa"
4) "b"
5) "d"
127.0.0.1:6379> save
OK
#保存，进行持久化，每执行一次save，会在日至里面记录一条：" * DB saved on disk "
 
127.0.0.1:6379> lpush aa 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush aa 2
(integer) 2

持久化验证，重启redis

127.0.0.1:6379> keys *
1) "c"
2) "a"
3) "aa"
4) "b"
5) "d"

lpush 操作在 save之后，但是重启之后仍然有这个数据

什么原因呢，我们可以查看一下日志

6720:signal-handler (1453738444) Received SIGTERM scheduling shutdown...
6720:M 26 Jan 00:14:04.896 # User requested shutdown...
6720:M 26 Jan 00:14:04.896 * Saving the final RDB snapshot before exiting.
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 * DB saved on disk
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 * Removing the pid file.
6720:M 26 Jan 00:14:04.932 # Redis is now ready to exit, bye bye...

从日志里面可以看到，正常关闭redis，在关闭前执行save命令。用kill的效果和上面一样，属于正常关闭

那异常关闭呢？当以kill -9 的形式发送信号

127.0.0.1:6379> set ss 1
Could not connect to Redis at 127.0.0.1:6379: Connection refused
not connected> get ss
Could not connect to Redis at 127.0.0.1:6379: Connection refused
not connected> get ss
(nil)

通过测试，开启RDB持久化，在满足save条件、手动save、正常关闭的时候数据都会被持久化；而异常关闭终止的时候数据会丢失

2、redis.conf 关闭snapshot，关闭aof

#save 900 1
#save 300 10
#save 60 10000
rdbcompression no
rdbchecksum no
dbfilename redis.rdb
dir ./
 
appendonly  no

操作

redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name test
OK
redis 127.0.0.1:6379> save
OK
redis 127.0.0.1:6379> set aa 1
OK
redis 127.0.0.1:6379> 
 
#重启redis
 
redis 127.0.0.1:6379> keys *                          #发现刚才没有被保存的key丢失了
1) "name"

从上面的结果看出，关闭持久化，只有在手动save的时候数据都会被持久化，正常关闭的时候数据丢失。如果从一开始到关闭写入数据的期间没有手动save，则数据全部丢失，既然能手动save间接的说明了快照一直都存在，所以不能说是禁止snapshot，应该是禁止自动snapshot功能。

3、redis.conf 关闭snapshot，开启aof

appendonly  yes
appendfilename redis.aof
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no
 
no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

操作

redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
 
#修改开启AOF参数，重启数据库：
 
redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> 
 
#数据库里面没有记录
#查看日志：
#* DB loaded from append only file: 0.000 seconds
#发现是从0字节的aof文件里面同步数据，为什么不同步rdb的数据？原来redis代码里面写好了优先级，AOF>RDB

查看源代码 redis.c grep 'DB loaded from' ./ -R

void loadDataFromDisk(void) {
    long long start = ustime();
    if (server.aof_state == REDIS_AOF_ON) {
        if (loadAppendOnlyFile(server.aof_filename) == REDIS_OK)
            redisLog(REDIS_NOTICE,"DB loaded from append only file: %.3f seconds",(float)(ustime()-start)/1000000);
    } else {
        if (rdbLoad(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {
            redisLog(REDIS_NOTICE,"DB loaded from disk: %.3f seconds",
                (float)(ustime()-start)/1000000);
        } else if (errno != ENOENT) {
            redisLog(REDIS_WARNING,"Fatal error loading the DB: %s. Exiting.",strerror(errno));
            exit(1);
        }
    }
}

这里需要注意的是:当中途开启AOF，重启让生效的时候，不能第2次正常重启了

因为第一次重启让aof生效的时候，启动redis已经读取这个文件了，导致此时的redis数据为空的（优先级）。第二次重启，则会把这个空的数据save到RDB文件，这样导致RDB原有的数据被替换，导致数据丢失。所以一定要小心，为了避免悲剧的发生，当要重启redis的时候最好都备份下RDB文件。

redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name tt
OK
redis 127.0.0.1:6379> save
OK
 
#开启aof参数
#第一次重启
redis 127.0.0.1:6379> keys *   #如上面所说的优先级原因:aof > rdb，结果为空
(empty list or set)
 
#第2次正常重启，把上面空的结果save到了RDB，数据丢失。此时的db是空的，日志记录 "* DB saved on disk"
redis 127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
 
#数据已经被初始化了，数据丢失

这里就有一个问题，比如在用redis的时候，刚开始只开启RDB的持久方式，AOF没有开启，在跑一段时间之后想开启AOF，那如何把RDB的数据直接写到AOF文件呢？有2种方法

a、在开启AOF之前，先执行bgrewriteaof，再重启

redis 127.0.0.1:6379> keys *                   #查看是否有数据
(empty list or set)
redis 127.0.0.1:6379> set name ttd
OK
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
 
redis 127.0.0.1:6379> bgsave                   #保存数据
Background saving started
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
 
#只有一个RDB文件，没有AOF文件
 
redis 127.0.0.1:6379> bgrewriteaof             #执行合并重写功能，生成AOF文件
Background append only file rewriting started
 
#这时候去打开redis.conf 文件中的aof参数（appendonly yes），重启生效。
#日志里面出现：* DB loaded from append only file: 0.000 seconds
 
redis 127.0.0.1:6379> keys *                    #数据还在
1) "name"
 
#查看文件
[root@localhost data]# od -c redis.aof
0000000   *   2  \r  \n   $   6  \r  \n   S   E   L   E   C   T  \r  \n
0000020   $   1  \r  \n   0  \r  \n   *   3  \r  \n   $   3  \r  \n   S
0000040   E   T  \r  \n   $   4  \r  \n   n   a   m   e  \r  \n   $   4
0000060  \r  \n   j   a   c   k  \r  \n
0000070

b、利用CONFIG GET/SET 的方法动态修改配置文件

redis 127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started
#此时，只有rdb文件
 
#动态修改参数，把aof功能开启：appendonly yes
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG SET appendonly yes        #动态修改参数
OK
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET append*
1) "appendonly"
2) "yes"
3) "appendfsync"
4) "everysec"
redis 127.0.0.1:6379>
 
#aof文件已经生成，并且有数据（同步rdb）
 
#日志里面的信息：* Background append only file rewriting started by pid 3165
#因为参数是动态修改的，在重启之后会失效，所以在维护的时候修改redis.conf文件的参数即可

从上面的结果看出，redis重启载入数据的时候，读取aof的文件要先于rdb文件，所以尽量一开始开启aof选项，不要在中途开启。

通过日志可以很清楚的知道redis通过那个文件来取数据的：

RDB:   * DB loaded from disk: 0.000 seconds
AOF： * DB loaded from append only file: 0.000 seconds

保存数据则是

RDB：* DB saved on disk
AOF:  * Calling fsync() on the AOF file

4、redis.conf 开启snapshot，开启aof

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
 
appendonly  yes
appendfilename zhoujy.aof
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no
 
no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

通过上面的这些测试，已经说明RDB和AOF他们的操作方式，以及如重启时的载入，重启时将按照以下优先级恢复数据到内存：

如果只配置AOF,重启时加载AOF文件恢复数据
如果同时配置了RBD和AOF,启动是只加载AOF文件恢复数据
如果只配置RDB,启动时候加载dump文件恢复数据

四、Redis数据备份

备份很简单，只需要把RDB，AOF的文件复制备份起来就可以了

#redisA: A上生成测试数据
redis 127.0.0.1:6379> set name test
7.0.0.1:6379> set age 17
OK
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
 
redis 127.0.0.1:6379> bgsave
Background saving started
 
#redisB: B上没有数据
redis 127.0.0.1:6380> keys *
(empty list or set)
 
#复制A的文件到B（rdb和aof文件）
cp redis/* redis2/
#修改权限
chown -R redis.redis *
#重启B 还原
redis 127.0.0.1:6380> keys *
1) "sex"

参考

http://redis.io/topics/persistence
http://www.cnblogs.com/zhoujinyi/archive/2013/05/26/3098508.html
http://heylinux.com/archives/1932.html
http://database.51cto.com/art/201203/322144.htm