Redis持久化——AOF(二)

核心知识点:

1.AOF:以独立日志的方式记录写命令,重启时再执行命令。与RDB不同的是解决数据持久化的实时性,可以记录所有写操作。

2.AOF工作流程:写入命令、文件同步、文件重写、文件加载。

3.命令写入

  a.将命令以文本协议格式保存在缓存中。

  b.为什么使用文本协议格式?兼容性、避免二次开销、可读性。

  c.为什么写入到缓存?这样不会受制于磁盘的IO性能

4.文件同步:从内存同步到文件中,有三种机制,使用的系统命令是write或fsync。

  (1).write会触发写延迟,依赖系统的调度机制。fsync会造成阻塞。

  (2)a.alway:每次写入都要同步write+fsync,严重影响系统性能。

      b.no:文件同步由操作系统负责,数据安全性无法得到保证。

      c.everysec::进行write操作后,调用专门的线程进行fsync同步操作

5.文件重写:可以减少文件的占用空间,达到压缩的目的。

  为什么可以压缩?

  a.超时数据不写入

  b.无效命令不写入

  c.部分命令可以合并

6.重启加载:服务器重启时用户恢复数据。优先加载AOF文件

7.文件校验

  

 

AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中的命令达到恢复数据的目的

AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式。

1.使用AOF

开启AOF功能需要设置配置:appendonly yes,默认不开启。

AOF文件名通过appendfilename配置设置,默认文件名是appendonly.aof。

保存路劲同RDB持久化方式一致,通过dir配置设定。

AOF的工作流程操作:命令写入(append)、文件同步(sync)、文件重写(rewrite)、重启加载(load)。

流程如下:

(1)所有的写入命令会追加到aof_buf(缓冲区)中。

(2)AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作

(3)随着AOF文件越来越大,需要定期对AOF文件进行重写,达到压缩的目的

(4)当Redis服务器重启时,可以加载AOF文件进行数据恢复

下面会对真个流程的各个部分进行讲解。

 

2.命令写入

AOF命令写入的内容直接是文本协议格式。例如set hello world这条命令,在AOF缓冲区会追加如下文本:

*3\r\n$3\r\nset\r\n$5\r\nhello\r\n$5\r\nworld\r\n
#如果看的不太清除,可以分隔以下
* 3\r\n  $3\r\nset  \r\n $5\r\nhello \r\n $5\r\nworld\r\n

下面解决两个疑惑:

(1)AOF为什么直接采用文本协议模式?理由如下:

  • 文本协议具有很好的兼容性
  • 开启AOF后,所有写入命令都包含追加操作,直接采用协议格式,避免了二次处理开销
  • 文本协议具有可读性,方便直接修改和处理。

(2)AOF为什么把命令追加到aof_buf中?

Redis使用单线程响应命令,如果每次写AOF文件命令都直接追加到硬盘,那么性能完全取决于当前硬盘负载。

先写入缓冲区aof_buf中,还有一个好处,Redis可以提供多种缓冲区同步硬盘的策略,在性能和安全性方面做出平衡。

 

3.文件同步

Redis提供了多种AOF缓冲区同步文件策略,由参数appendfsync控制,不同值得含义如下所示:

系统调用write和fsync说明:

write操作会触发延迟写(delayed write)机制。Linux在内核提供页面缓冲区用来提高硬盘IO性能。

write操作在写入系统缓存区后直接返回。同步硬盘操作依赖于系统调度机制。

例如:缓冲区页空间写满或达到特定时间周期。同步文件之前,如果此时系统故障宕机,缓冲区数据将丢失。

 

fsync针对单个文件操作(比如AOF文件),做强制硬盘同步,fsync将阻塞直到写入硬盘完成后返回,保证了数据持久化。

除了write、fsync、Linux还提供sync、fdatasync操作。

(1)配置为always时每次写入都要同步AOF文件,在一般的SATA硬件上,Redis只能支持大约几百TPS写入,

  显然跟Redis高性能特性背道而驰,不建议配置。

(2)配置为no,由于操作系统每次同步AOF文件的周期不可控,而且会加大每次同步硬盘的数据量,

  虽然提升了性能,但数据安全性无法保证

(3)配置为everysec,是建议的同步策略,也是默认配置,做到兼顾性能和数据安全性。

  理论上只有在系统突然宕机的情况下丢失1秒的数据。

 

4.重写机制

随着命令不断写入AOF,文件会越来越大,为了解决这个问题,Redis引入AOF重写机制压缩文件体积。

AOF文件重写是把Redis进程内的数据转化为写命令同步到新AOF文件的过程。

重写后的AOF文件为什么可以变小?有如下原因:

(1)进程内已经超时的数据不在写入文件。

(2)旧的AOF文件含有无效命令,如del key1、hdel key2、srem keys、set a 111等。

  重写使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终的数据写入命令。

(3)多条写入命令可以合并为一个,如:lpush list a、lpush list b可以转化为:lpush list a b。

  为了防止单条命令过大造成客户端缓冲区溢出,对于list、set、hash等类型操作,以64个元素为边界拆分为多条。

 

AOF重写降低了文件占用空间,除此之外,另一个目的是:更小的AOF文件可以更快的被Redis加载。

AOF重写过程可以手动触发和自动触发:

(1)手动触发:直接调用bgrewriteaof命令。

(2)自动触发:根据auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage参数确定自动触发时机。

auto-aof-rewrite-min-size:表示运行AOF重写时文件最小体积,默认为64MB。

auto-aof-rewrite-percentage:代表当前AOF文件空间(aof_current_size)和上一次重写后AOF文件空间(aof_base_size)的比值。

当AOF重写时,内部的运行流程如下:

流程说明:

1)执行AOF重写请求。

如果当前进程正在执行AOF重写,请求不执行。

如果当前进程正在执行bgsave操作,重写命令延迟到bgsave完成之后再执行。

2)父进程执行fork创建子进程,开销等同于bgsave过程。

3.1)主进程fork操作完成后,继续响应其它命令。

  所有修改命令依然写入AOF文件缓冲区并根据appendfsync策略同步到磁盘,保证原有AOF机制正确性。

3.2)由于fork操作运用写时复制技术,子进程只能共享fork操作时的内存数据

  由于父进程依然响应命令,Redis使用“AOF”重写缓冲区保存这部分新数据,防止新的AOF文件生成期间丢失这部分数据。

4)子进程依据内存快照,按照命令合并规则写入到新的AOF文件。

  每次批量写入硬盘数据量由配置aof-rewrite-incremental-fsync控制,默认为32MB,防止单次刷盘数据过多造成硬盘阻塞。

5.1)新AOF文件写入完成后,子进程发送信号给父进程,父进程更新统计信息。

5.2)父进程把AOF重写缓冲区的数据写入到新的AOF文件。

5.3)使用新的AOF文件替换老的AOF文件,完成AOF重写。

 

5.重启加载

AOF和RDB文件都可以用于服务器重启时的数据恢复。下面展示Redis持久化文件加载流程:

流程说明:

1)AOF持久化开启且存在AOF文件时,优先加载AOF文件。

2)AOF关闭或者AOF文件不存在时,加载RDB文件。

3)加载AOF/RDB文件成功后,Redis启动成功。

4)AOF/RDB文件存在错误时,Redis启动失败并打印错误信息。

 

6.文件校验

加载损坏的AOF文件会拒绝启动,并打印错误信息。

注意:对于错误格式的AOF文件,先进性备份,然后采用redis-check-aof --fix命令进行修复,

  修复后使用diff -u对比数据差异,找到丢失的数据,有些可以进行人工补全。

 

AOF文件可能存在结尾不完整的情况,比如机器突然掉电导致AOF尾部文件命令写入不全。

Redis为我们提高了aof-load-truncated配置来兼容这种情况,默认开启。

加载AOF时,遇到此问题时会忽略并启动,同时打印警告信息。

posted @ 2018-01-29 00:50  明王不动心  阅读(771)  评论(0编辑  收藏  举报