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概念

Redis支持RDB和AOF两种持久化机制，持久化功能有效的避免因进程退出造成的数据丢失问题，当下次重启时利用之前持久化文件即可实现数据恢复

RDB

Redis提供RDB持久化功能，RDB持久化是把Redis 数在内存中的数据生成快照保存到硬盘的过程，触发RDB持久化过程分为手动触发和自动触发。

RDB持久化生成的RDB文件是一个经过压缩的二进制文件，通过这个文件可以还原生成RDB时数据库当时的完整数据，从而实现数据持久化，避免数据丢失。

RDB文件的创建和载入

RDB文件创建基本概念

有两个Redis命令可以用于生成RDB文件，一个是SAVE,另一个是BGSAVE。

SAVE命令会阻塞Redis服务进程，直到RDB文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。

当SAVE命令正在执行时，客户端发送的所有命令请求都会被拒绝，只有在服务器执行完SAVE命令，重新开始接受命令请求之后，客户端发送的命令才会被处理。

BGSAVE命令不会阻塞服务器进程，BGSAVE命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程继续处理命令请求，在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的SAVE,BGSAVE命令都会被拒绝。

创建RDB文件实际是由rdbsave函数来完成，save和bgsave命令会以不同的方式调用这个函数。

文件载入

RDB文件载入是在服务器启动时自动执行的，只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存在，就会自动载入到RDB文件。我们来看下Redis启动时打印的日志文件

DB loaded from disk 就是服务器在成功载入RDB文件之后打印的。

这里要强调一下，因为AOF文件更新频率通常比RDB文件更新频率高，所以如果服务器开启了AOF持久化功能，那么服务器会优先使用AOF文件来还原数据，只有在AOF关闭时，才会使用RDB文件来还原数据。

载入RDB文件实际是由rdbload函数来完成。

服务器在载入RDB文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成。

自动保存

因为BGSAVE命令不会阻塞主服务器进程，所以Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器自动每隔一段时间执行一次BGSAVE命令。

• 服务器在900秒之内对数据库进行了至少一次修改。

• 服务器在300秒之内对数据库进行了至少10次修改。

• 服务器在60秒之内，对数据库进行了至少10000次修改。

只要满足这三个条件的任意一个，BGSAVE命令就会被执行。

如果用户没有主动设置save选项，服务器就会为save选项设置默认条件，上图展示的就是默认条件。

自动保存

服务器会根据save选项设置的保存条件，设置服务器状态redisServer结构的saveparams属性

saveparams属性是一个数组，数组中的每个元素都是一个saveparam结构，每个saveparam结构都保存了一个save选项设置的保存条件。

除了saveparams数组之外，服务器状态还维持着一个dirty计数器和一个lastsave属性。

dirty计数器用来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进行了多少次修改。

lastsave属性是一个UNIX时间撮，记录了服务器上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令的时间。

服务器每成功执行一次数据库修改命令，dirty计数器会进行更新，修改多少次数据库dirty值就会增加多少。

Redis的服务器周期性操作函数serveCron默认每隔100毫秒执行一次，会检查save选项设置的保存条件是否已经满足，如果满足，就执行BGSAVE命令。

RDB文件结构

RDB文件基本上就是由这五个部分组成。

• REDIS:RDB文件开头是REDIS部分，保存着”REDIS”五个字符。通过这5个字符，程序在载入文件时，可以快速检查所载入的文件是否是RDB文件。

• db_vsersion长度是4字节，它的值是一个字符串表示的整数。记录了RDB文件到版本号。

• databases:包含着零个或多个数据库，以及各个数据库中的键值对数据。

• EOF常量的长度为1字节，这个常量标志着RDB文件正文内容的结束，当程序读入这个值，就代表所有键值对数据已经加载完毕。

• check_sum是一个8字节长的整数，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。服务器载入RDB文件时会将载入数据时计算的校验和与check_sum进行对比，来检查RDB文件是否有出错。

databases部分

这里重点说下databases部分，如果服务器的0号数据库和3号数据库非空，那么服务器将创建一个下图所示的RDB文件

每个非空的数据库都是由SELECTDB、db_number、key_value_pairs三个部分组成

• SELECTDB:长度为1字节，当程序遇到这个值，就知道接下来要读入的将是一个数据库号码

• db_number:保存着一个数据库号码，当程序读入这个db_number,服务器会调用SELECT命令，根据读入的数据库号码进行数据库切换，使得之后读入的键值对可以载入到正确的数据库中。

• key_value_pairs:保存了数据库的所有键值对数据，如果键值对带有过期时间，这个过期时间也会和键值对保存在一起。

不带过期时间的键值对在RDB文件中由TYPE、key、value三部分组成

带过期时间的键值对由EXPIRETIME_MS,ms,type,key,value组成。

type记录了value的类型，EXPIRETIME_MS是个常量，1字节，它告知程序接下来要读入的是一个以毫秒为单位的过期时间。

ms是一个8字节长的带符号整数记录了一个亿毫秒为单位的时间戳。

回顾

AOF

AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态。

AOF持久化实现

命令追加

当AOF持久化功能处于打开状态时，服务器在执行完一个写命令后，会以Redis的协议格式将被执行的写命令追加到服务器中的aof_buf缓冲区的末尾。

写入与同步

Redis的服务器进程是一个事件循环,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选项的值来决定

always:命令写入aof_buf后调用系统fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后线程返回　　

everysec:命令写入aof_buf后调用系统write操作，write完成后线程返回。fsync同步文件操作由专门线程每秒调用一次　　

no:命令写入aof_buf后调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步，同步硬盘操作由操作系统负责，通常同步周期最长30s　　

配置为always时，每次写入都要同步AOF文件，在一般的SATA硬盘上，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。 　

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。 　　

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。

重写

随着命令不断写入，会导致aof文件越来越大，文件体积会越来越大，体积过大的AOF文件很可能对Redis服务器甚至整个计算机造成影响，为了解决这个问题，Redis提供了AOF文件重写功能，通过该功能，Redis服务器会创建一个新的AOF文件来替代现有AOF文件，新的AOF文件不会包含任何浪费空间的冗余命令，所以新的AOF文件体积会比旧AOF文件体积要小的多。

重写具体实现

AOF文件重写不需要对现有AOF文件进行任何读取，分析或者写入操作，这个功能是通过读取服务器的数据库内容来实现，考虑以下情景

为了记录animals键值，AOF文件必须保存上面列出的四条命令。

而当AOF文件重写时，服务器会直接通过读取当前animals键的值，生成一条sadd animals “Dog” “Panda” “Tiger” “Lion” “Cat” 命令来代替上面的四条命令，这样就将保存animals键所需命令从四条减少到一条了。

AOF后台重写

AOF重写会进行大量写入操作，所以为了避免因为重写造成服务器被阻塞，Redis服务器会使用子进程来进行执行，子进程进行AOF重写期间，服务器进程可以继续处理命令请求。

使用子进程也会存在一个问题，因为子进程重写期间，服务器进程会继续处理命令请求，新的命令会对现有数据库内容进行修改，从而造成当前数据库内容和重写后的AOF文件内容不一致。

为了解决这个问题，Redis服务器设置了AOF重写缓冲区，这个缓冲区在服务器创建子进程之后开始使用，当Redis服务器执行完一个写命令后，它会同时将这个写命令发送给AOF缓冲区和AOF重写缓冲区。

从创建为AOF重写的子进程开始，服务器执行的所有写命令都会被记录到AOF重写缓冲区中。

当子进程完成AOF重写之后，会向服务器进程发送一个信号，服务器进程接收到这个信号会做两件事

• 将AOF重写缓冲区的所有内容写入到新的AOF文件

• 将新的AOF文件进行改名，原子性的覆盖旧的AOF文件

回顾

RDB和AOF对比

• RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，并没有专门的命令。但是由于AOF的优先级更高，因此当AOF开启时，Redis会优先载入AOF文件来恢复数据；只有当AOF关闭时，才会在Redis服务器启动时检测RDB文件，并自动载入。服务器载入RDB文件期间处于阻塞状态，直到载入完成为止。

事务

事务主要的几个命令

1. multi

事务命令执行的开始，当执行这个命令后，接下来所有的redis命令会存入一个队列当中，不会立即执行，只有当执行exec后，所有的命令会按照进入队列的命令先后执行

2. exec

事务命令的结束，当执行这个命令时，会把先前进入队列的命令一一执行

3.watch

watch 命令是给键加监控，如果在当前事务中，该键发送了更改，则最终就不会去执行。会返回空

4.DISCARD

清除所有先前在事务中的命令

5. unwatch

清除所有先前监控的键

示例

watch命令原理

带有watch命令的事务会将客户端和被监控的键在数据库中的watched_keys字典中进行管理，当键被修改时，程序会将所有监视被修改键的客户端的redis_dirty_cas 标志打开。