第四章 RDB持久化和AOF持久化

　　1. RDB 持久化

　　Redis是内存数据库，将数据库中的数据存储在内存中，通过RDB持久化功能，可以将Redis在内存中的数据库状态（服务器中的非空数据库以及它们的键值对统称为数据库状态）保存到磁盘里面，避免数据意外丢失。

　　1.1 RDB文件的创建和保存

　　SAVE命令由服务器进程执行保存功能，BGSAVE命令由子进程执行保存工作，SAVE命令会阻塞服务器，而BGSAVE命令则不会。

　　1.2 自动间隔性保存

　　用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令：

　　save 900 1 （服务器在900秒内，对数据库至少修改1次）

　　save 300 10

　　save 60   10000

　　除了维护如上的服务器数组，服务器状态还维持了一个dirty计数器，和lastsave属性：

• dirty计数器记录距离上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令之后，服务器对数据库状态运行了多少次修改（包括写入、删除、更新等操作）
• lastsave属性是一个UNIX时间戳，记录了服务器上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令的时间

　　以下伪码展示了servercron函数检查保存条件的过程：

　　

　　1.3 RDB文件结构

　　下图为一个完整的RDB文件所包含的各个部分：

　　 

　　RDB文件的最开头是REDIS部分，长度为5字节，保存着“REDIS”五个字符。通过这五个字符，程序在载入文件时，快速检查所载入的文件是否是RDB文件。

　　db_version长度为4字节，是字符串表示的整数，记录RDB文件的版本号。比如，“0006”就代表RDB文件的版本为第六版。

　　databases部分包含着零个或任意多个数据库，以及各个数据库中的键值对数据

 　　          　　

　　EOF 常量的长度为1字节，标志着RDB文件正文内容的结束，当读入程序遇到这个值时，表示数据库所有键值对都已经加载完毕。

　　check_sum 是一个8字节长的无符号整数，保存着一个校验和，这个校验和是程序通过对REDIS、db_version、databases、EOF四个部分的内容进行计算得出的。在载入RDB文件时，会将载入数据所计算出的校验和与check_sum所记录的校验和进行比较，以此来检查RDB文件是否损坏。 

　　1.4 分析RDB文件

　　首先创建一个带有过期时间的字符串键：

　　

　　打印RDB文件：

　　 

　　一个带有过期时间的键值对由以下部分组成：

• 一个一字节长的EXPIRETIME_MS特殊值
• 一个八字节长的过期时间（ms）
• 一个一字节长的类型（TYPE）
• 一个键（key）和一个值（value）

　　RDB文件各部分含义如下：

• R E D I S 0 0 0 6  RDB文件标志和版本号
• 376 \0   376 表示SELECTDB常量，\0表示保存在0号数据库
• 374 代表特殊值EXPIRETIME_MS
• \  2  365  336  @  001  \0  \0 代表八字节长过期时间
• \0  003  M  S  G  \0  表示是字符串键，003是键的长度，MSG是键
• 005  H E L L O 005是值的长度，hello是值
• 377  代表EOF常量
• 212 231 x 247 252 } 021 306 代表8字节校验和 

　　2. AOF持久化

　　AOF持久化通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的。

　　2.1 AOF持久化的实现

　　AOF持久化功能的实现分为命令追加、文件写入、文件同步三个步骤。

　　2.1.1 命令追加

　　当AOF持久化功能打开时，服务器在执行完一个写命令之后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_buf缓冲区的末尾

　　2.1.2 AOF文件的写入与同步

　　Redis的服务器进程就是一个时间循环（loop），这个循环中的文件事件负责接收客户端的命令请求，以及向客户端发送命令回复，而时间事件则负责执行像serverCron函数这样需要定时运行的函数。

　　在服务器每次结束一个事件循环之前，它都会调用flushAppendOnlyFile函数，考虑是否需要将aof_buf缓冲区中的内容写入和保存到AOF文件里面。flushAppendOnlyFile函数的行为由服务器配置的appendfsync选项的值来确定。默认设置为everysec。

　　

 

　　2.2 AOF文件的载入和数据还原

　　因为Redis的命令只能在客户端上下文中执行，而载入AOF文件时所使用的命令直接来源于AOF文件而不是网络连接，所以服务器使用了一个没有网络连接的伪客户端来执行AOF文件保存的写命令。

　　

 

　　2.3 AOF 重写

　　因为AOF持久化是通过保存被执行的写命令来记录数据库状态的，所以随着服务器运行时间的流逝，AOF文件中的内容会越来越多，为了解决AOF文件体积膨胀的问题，Redis提供了AOF文件重写功能。

　　考虑这样一个例子，如果服务器对animals键执行了以下命令：

　　

 

　　常规来讲，AOF文件需要保存上面4条命令，但是，为了减少保存animals键所需命令的数量，那么服务器可以通过读取animals键的值，然后用一条SADD animals "Dog" "Panda" "Tiger" "Lion" "Cat"命令来代替上面的四条命令。

　　AOF重写功能实现原理为：先从数据库中读取键现在的值，然后用一条命令去记录键值对，代替之前记录这个键值对的多条命令。

　　AOF重写程序在子进程里执行：

• 子进程进行AOF重写期间，服务器进程（父进程）可以继续处理命令请求
• 子进程带有服务器进程的数据副本，使用子进程而不是线程，可以避免在使用锁的情况下，保证数据的安全性

　　使用子进程也存在一个问题，在子进程进行AOF重写期间，服务器进程需要继续处理命令请求，而新的命令可能会对数据库状态进行修改，从而使得服务器当前的数据库状态和重写后的AOF文件所保存的数据库状态不一致。

　　为了解决这个问题，Redis服务器设置了AOF重写缓冲区，在子进程执行AOF重写期间，服务器进程执行以下三个工作：

　　1） 执行客户端发来的命令

　　2） 将执行后的写命令追加到AOF缓冲区

　　3） 将执行后的写命令追加到AOF重写缓冲区

　　即AOF缓冲区的内容会定期写入和同步到AOF文件，对现有AOF文件的处理工作会如常进行；从创建子进程开始，服务器执行的所有写命令都会被记录到AOF重写缓冲区里面。

　　当子进程完成AOF重写工作之后，它会向父进程发送一个信号，父进程在接到该信号之后，会调用一个信号处理函数（执行过程中会对服务器进程造成阻塞），并执行以下工作：

• 将AOF重写缓冲区中的所有内容写入到新AOF文件中，这时新AOF文件所保存的数据库状态将和服务器当前的数据库状态一致
• 对新的AOF文件进行改名，原子地覆盖现有的AOF文件，完成新旧两个AOF文件的替