概述
用过Redis的都知道,Redis有两种持久化方式:RDB和AOF,他们的区别大家应该都清楚,所以今天主要想分享一下这两种持久化方式的底层原理以及实现。
如果让你手写一个持久化(架构级)的功能,你没有思路的话,那希望这个文章可以给你灵感。
1. RDB持久化
1.1 创建
简单回顾下RDB文件的创建。
有两种创建方式:
- save.阻塞进程去处理(期间不处理别的请求)
- bgsave.派生一个子进程去处理
1.2 载入
在redis服务启动时,如果检测到RDB文件,会进行自动载入。
如果RDB文件和AOF都存在,优先载入谁?
如果开启了AOF,则会优先AOF
1.3 save的底层实现
save 900 1 save 300 10 save 60 10000
这是redis.conf配置文件中关于RDB save时机的配置,它映射在redisServer结构体的saveparams字段中:
struct redisServer{ .... // 保存了redis.conf配置的属性 struct saveparam *saveparams; // 记录上一次save的时间 time_t lastsave; // 修改计数器 long long dirty; ...};
那来看看它怎么保存的:
struct saveparam { // 秒数 time_t seconds; // 修改次数 int changes;};
redis自己有一个定时任务每100毫秒执行一次,其中有一个任务就是检查save条件是否满足,如何判断的呢?就是用lastsave与saveparam.seconds比较时间是否满足,dirty与changes比较修改次数是否满足。
那bgsave如何实现呢,new一个子线程,然后拷贝个数据副本,然后和save一样处理。
好了,到这里,用Java写一个这应该是没问题了,那RDB的文件结构如何设计呢?我们来看看redis的设计。
1.4 RDB文件结构
REDIS+数据库版本号+数据类型+数据+EOF(表示数据结束)(377)+检验和
我们知道java中Class文件结构很复杂,因为它包含了常量、接口、类、父类、字段等面向对象的信息,而RDB的就比较简单了,因为它只需要存放数据即可。
和class结构一样,它的开头也是文件标识REDIS+版本号标识.
分析:
更详细的可以查看http://redisbook.com/preview/rdb/rdb_struct.html
手写过Jedis的朋友都熟悉RESP协议,RDB的数据段和它的排版方式很相似。比如:0 0 003 m s g 005 h e l l o 377就表示键值对:msg(3个长度):hello(5个长度)
AOF
AOF以拼接和重写命令的方式来实现。
# 是否开启aofappendonly yes# 文件名称appendfilename "appendonly.aof"# 同步方式##每次收到写命令就立即强制写入磁盘,最慢的,但是保证完全的持久化,不推荐使用# appendfsync always##每秒钟强制写入磁盘一次,在性能和持久化方面做了很好的折中,系统默认appendfsync everysec##完全依赖os,性能最好,持久化没保证# appendfsync no# aof重写期间是否同步no-appendfsync-on-rewrite no# 重写触发配置auto-aof-rewrite-percentage 100auto-aof-rewrite-min-size 64mb# 加载aof时如果有错如何处理aof-load-truncated yes# 文件重写策略aof-rewrite-incremental-fsync yes
这一段配置中,大家着重理解同步方式的配置。redis默认采用的每秒一次写入AOF文件的策略。
实现原理
struct redisServer { // ... // 存放AOF缓冲 sds aof_buf; // ...};
当有新的命令进来,redis就会将其(协议化后)追加到aof_buf的末尾。
同理,redis的事件循环也会监听AOF的配置,如果满足配置文件中的同步方式appendfsync everysec等,就会将aof_buf中的内容保存到AOF文件里。
为什么要进行AOF重写
我们知道,redis对AOF有重写机制,用来控制AOF文件的大小。
- AOF体积过大不利于存储。
- AOF体积过大,使用AOF数据还原的时间更长。
AOF重写多个键值对的数据一定是使用一条数据完成吗
发生在重写列表、哈希表、集合、有序集合可能会带有多个元素的键时。
不是,如果它的值超过64项,则会用多条命令来完成。(避免客户端输入缓冲区溢出)
AOF谁来执行
Redis不希望AOF重写造成服务器阻塞,所以用子进程(带有数据副本)去处理。
AOF期间有新的数据进来会导致AOF文件与当前数据不一致吗
不会。为了解决这个问题,Reids设置了AOF重写缓冲区(创建子进程后开启),当Redis执行命令时,redis会同时将这个信息发送给aof_buf和AOF重写缓冲区。
扩展
过期键的删除策略
- 定时删除。过期键较多的情况下,大量的CPU用于删除键而影响了客户端的请求。
- 惰性删除。只有过期键被访问才删除,可能会导致过期键过多,造成内存浪费和溢出。
- 定期删除。限制时长和频率对过期键进行删除,难点在于时长和频率难以确定。
Redis的过期键删除策略
Redis采用的是惰性删除和定期删除,配合这两种策略来取得CPU和内存的平衡。
RDB和AOF文件中会包含过期键吗
不包含。
在生成RDB和AOF文件时,程序会对键进行检查,已过期的键不保存到文件中。
最后
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