RDB持久化《Redis 设计与实现》

Redis是一个键值对数据库服务器，服务器中通常包含着任意个非空数据库，而每个非空数据库中又可以包含任意个键值对，为了方便起见，我们将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。

如下图所示一个包含三个非空数据库的Redis服务器，这三个数据库以及数据库中的键值对就是该服务器的数据库状态。

因为Redis是内存数据库，它将自己的数据库状态存储在内存里面，所以如果不像办法将储存在内存中的数据库状态保存在磁盘里面，那么一旦服务器进程推出，服务器中的数据库状态也会消失不见。

为了解决这个问题，Redis提供了RDB持久化功能，这个功能可以将Redis在内存中的数据库状态保存到磁盘里面，避免数据意外丢失。

RDB持久化既可以手动执行，也可以根据服务器配置选项定期执行，该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中。

 因为RDB文件是保存在硬盘里面的，所以即使Redis服务器进程推出，甚至运行Redis服务器的计算机停机，但只要RDB文件仍然存在，Redis服务器就可以用它来还愿数据库状态。

RDB文件的创建与载入

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服务器进程，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。

redis>SAVE //等待直到RDB文件创建完毕

和SAVE命令直到直接阻塞服务器进程的做法不同，BGSAVE命令会派生出一个子进程，然后由字进程负责创建RDB文件，服务器进程（父进程）继续处理命令请求：

redis>BGSAVE //派生子进程，并由子进程创建RDB文件

创建RDB文件的实际工作由 rdb.c/rdbSave函数完成，SAVE命令和BGSAVE命令会以不同的方式调用这个函数，通过以下伪代码可以明显地看出这两个命令之间的区别：

def SAVE():
    //创建RDB文件
    rbdSave()

def BGSAVE():
    //创建子进程
    pid=fork()
    if pid==0:
        rdbSave()
        //完成之后向父进程发送信号
        signal_parent()

    elif pid>0:
        //父进程继续处理命令请求，并通过轮训等待子进程的信号
        handle_request_and_wait_signal()
    else:
        //处理出错的情况
        handle_fork_error()

和使用SAVE命令或者BGSAVE命令创建RDB文件不同，RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，所以Redis并没有用于载入RDB文件的命令,只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存在，它就会自动载入RDB文件。

另外值得一提的是，因为AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高，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文件来还原数据库状态。
• 只有在AOF持久化功能处于关闭状态时，服务器才会使用RDB文件来还原数据库状态。

服务器判断该用哪个文件来还愿数据库状态的流程图如下：

载入RDB文件的实际工作由rdb.c/rdbLoad函数完成，这个函数和rdbSave函数之间的关系可以用下图表示

SAVE命令执行时的服务器状态

前面提到过，当SAVE命令执行时，Redis服务器会被阻塞，所以当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。

只有在服务器执行玩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命令执行时的服务器状态

因为BGSAVE命令的保存工作是由字进程执行的，所以在子进程创建RDB文件的过程中，Redis服务器仍然可以继续处理客户端的命令请求，但是，在BGSAVE命令执行期间，服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRITEAOF三个命令的方式会和平时有所不同。

首先，在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的SAVE命令会被服务器拒绝，服务器禁止SAVE命令和BGSAVE命令同时执行是为了避免父进程和子进程同事执行两个rdbSave调用，放置产生竞争条件。

其次，在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝，因为同时执行两个BGSAVE命令也会产生竞争条件。

最后BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令不能同时执行：

• 如果BGSAVE命令正在执行，那么客户端发送的BGREWRITEAOF命令会被延迟到BGSAVE命令执行完毕之后执行。
• 如果BGREWRITEAOF命令正在执行，那么客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝。

因为BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令的实际工作都由子进程执行，所以这两个命令在操作方面并没有什么冲突的地方，不能同时执行它们只是一个性能方面的考虑并发出两个子进程，并且这两个子进程都同时执行大量的磁盘写入操作，这怎么想都不会是一个好主意。

RDB文件载入时的服务器状态

服务器在载入RDB文件期间，会一直处在阻塞状态，直到载入工作完成为止。

自动间隔性保存

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行，所以Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器每隔一段时间自动执行一次BGSAVE命令。

用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令。

举个例子：

save 900 1
save 300 10 
save 60 10000

 只要满足以下三个条件中的任意一个，BGSAVE命令就会被执行：

• 服务器在900秒内，对数据进行了至少1次修改.
• 服务器在300秒内，对数据库进行了至少10次修改.
• 服务器在60秒内，对数据库进行了至少10次修改.

设置保存条件

当Redis服务器启动时，用户可以通过指定配置文件或者启动参数的方式设置save选项，如果用户没有主动设置save选项，那么服务器会为save选项设置默认条件。

save 900 1
save 300 10 
save 60 10000

接着，服务器程序会根据save选项锁设置的保存条件，设置服务器状态redisServer结构的saveparams属性：

struct redisServer{

    struct saveparam *saveparams;
}

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：

struct saveparam{
    time_t seconds;
    int changes;
}

默认状态下的saveparams

 dirty计数器和lastsave属性

除了saveparams数组之外，服务器状态还维持着一个dirty计数器，以及一个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进行了多少次修改（写入、删除、更新）

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

当服务器成功执行一个数据库修改命令之后，程序就会对dirty计数器进行更新：命令修改了多少次数据库，dirty计数器的值就增加多少。

最后

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