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redis的备份机制

July 27, 2021 Redis

1 RDB和AOF两种持久化机制的介绍

1.RDB持久化就是对redis中的数据执行周期性的数据快照备份,这个周期可以自己配置。
2.AOF持久化机制对每条写入命令都以append-only的模式写入一个日志文件中,在redis重启的时候,可以通过回放AOF日志中的写入指令来重新构建整个数据集,append-only可以配置异步或同步。

3.如果我们想要redis仅仅作为纯内存的缓存来用,那么可以禁止RDB和AOF所有的持久化机制。
4.通过RDB或AOF,都可以将redis内存中的数据给持久化到磁盘上面来,然后可以将这些数据备份到别的地方去,比如说阿里云,云服务,如果redis挂了,服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了,可以从云服务上拷贝回来之前的数据,放到指定的目录中,然后重新启动redis,redis就会自动根据持久化数据文件中的数据,去恢复内存中的数据,继续对外提供服务。
5.如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制,那么在redis重启的时候,会使用AOF来重新构建数据,因为AOF中的数据更加完整,所以要想使用RDB快照恢复数据,必须先把AOF关闭。

2 RDB持久化的优点

RDB会生成多个数据文件,每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据,这种多个数据文件的方式,非常适合做冷备,可以将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去,比如说Amazon的S3云服务上去,在国内可以是阿里云的ODPS分布式存储上,以预定好的备份策略来定期备份redis中的数据。

RDB也可以做冷备,生成多个文件,每个文件都代表了某一个时刻的完整的数据快照
AOF也可以做冷备,只有一个文件,但是你可以,每隔一定时间,去copy一份这个文件出来
RDB做冷备,优势在哪儿呢?一、由redis去控制固定时长生成快照文件的事情,比较方便; AOF,还需要自己写一些脚本去做这个事情,各种定时。二、RDB数据做冷备,在最坏的情况下提供数据恢复的速度也比AOF快。
RDB对redis对外提供的读写服务,影响非常小,可以让redis保持高性能,因为redis主进程只需要fork一个子进程,让子进程执行磁盘IO操作来进行RDB持久化即可。

RDB,每次写,都是直接写redis内存,只是在一定的时候,才会将数据写入磁盘中
AOF,每次都是要写文件的,虽然可以快速写入os cache中,但是还是有一定的时间开销的,速度肯定比RDB略慢一些
相对于AOF持久化机制来说,直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程,更加快速。

AOF,存放的指令日志,做数据恢复的时候,其实是要回放和执行所有的指令日志,来恢复出来内存中的所有数据的
RDB,就是一份数据文件,恢复的时候,直接加载到内存中即可

3 RDB持久化的缺点

如果想要在redis故障时,尽可能少的丢失数据,那么RDB没有AOF好。一般来说,RDB数据快照文件,都是每隔5分钟,或者更长时间生成一次,这个时候就得接受一旦redis进程宕机,那么会丢失最近5分钟的数据。

这个问题,也是rdb最大的缺点,就是不适合做第一优先的恢复方案,如果你依赖RDB做第一优先恢复方案,会导致数据丢失的比较多

RDB每次在fork子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候,如果数据文件特别大,可能会导致对客户端提供的服务暂停数毫秒,或者甚至数秒。

一般不要让RDB的间隔太长,否则每次生成的RDB文件太大了,对redis本身的性能可能会有影响的

4 AOF持久化的优点

AOF可以更好的保护数据不丢失,一般AOF会每隔1秒,通过一个后台线程执行一次fsync操作,最多丢失1秒钟的数据
AOF日志文件以append-only模式写入,所以没有任何磁盘寻址的开销,写入性能非常高,而且文件不容易破损,即使文件尾部破损,也很容易修复
AOF日志文件即使过大的时候,出现后台重写操作,也不会影响客户端的读写。因为在rewrite log的时候,会对其中的指令进行压缩,创建出一份需要恢复数据的最小日志出来。再创建新日志文件的时候,老的日志文件还是照常写入。当新的merge后的日志文件ready的时候,再交换新老日志文件即可。
AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录,这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据,只要这个时候后台rewrite还没有发生,那么就可以立即拷贝AOF文件,将最后一条flushall命令给删了,然后再将该AOF文件放回去,就可以通过恢复机制,自动恢复所有数据

5 AOF持久化的缺点

对于同一份数据来说,AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大
AOF开启后,支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低,因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件,当然,每秒一次fsync,性能也还是很高的

如果你要保证一条数据都不丢,也是可以的,AOF的fsync设置成没写入一条数据,fsync一次,那就完蛋了,redis的QPS大降

以前AOF发生过bug,就是通过AOF记录的日志,进行数据恢复的时候,没有恢复一模一样的数据出来。所以说,类似AOF这种较为复杂的基于命令日志/merge/回放的方式,比基于RDB每次持久化一份完整的数据快照文件的方式,更加脆弱一些,容易有bug。不过AOF就是为了避免rewrite过程导致的bug,因此每次rewrite并不是基于旧的指令日志进行merge的,而是基于当时内存中的数据进行指令的重新构建,这样健壮性会好很多。

AOF唯一的比较大的缺点就是做数据恢复的时候会比较慢,还有做冷备,定期的备份,不太方便,可能要自己手写复杂的脚本去做,做冷备不太合适

6 RDB和AOF到底该如何选择

不要仅仅使用RDB,因为那样会导致你丢失很多数据
也不要仅仅使用AOF,因为那样有两个问题,第一,你通过AOF做冷备,没有RDB做冷备,来的恢复速度更快; 第二,RDB每次简单粗暴生成数据快照,更加健壮,可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug
建议同时使用AOF和RDB两种持久化机制,用AOF来保证数据不丢失,作为数据恢复的第一选择; 用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,还可以使用RDB来进行快速的数据恢复

7 RDB持久化的配置

redis.conf文件,也就是/etc/redis/6379.conf,去配置持久化

save 60 1000
1

上面配置的意思是:每隔60s,如果有超过1000个key发生了变更,那么就生成一个新的dump.rdb文件,就是当前redis内存中完整的数据快照,这个操作也被称之为snapshotting。
快照也可以手动调用save或者bgsave命令,同步或异步执行rdb快照生成
save可以设置多个,就是多个snapshotting检查点,每到一个检查点,就会去check一下,是否有指定的key数量发生了变更,如果有,就生成一个新的dump.rdb文件

8 RDB持久化机制的工作流程

redis根据配置自己尝试去生成rdb快照文件
fork一个子进程出来
子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中
完成rdb快照文件的生成之后,就替换之前的旧的快照文件

9 AOF持久化的配置

AOF持久化默认是关闭的(默认是打开RDB持久化),可以通过appendonly yes配置打开AOP持久化
在生产环境里面,一般来说AOF都是要打开的,除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓
打开AOF持久化机制之后,redis每次接收到一条写命令,就会写入日志文件中,当然是先写入os cache的,然后每隔一定时间再fsync一下
即使AOF和RDB都开启了,redis重启的时候,也是优先通过AOF进行数据恢复的,因为aof数据比较完整
可以配置AOF的fsync策略,有三种策略可以选择,一种是每次写入一条数据就执行一次fsync; 一种是每隔一秒执行一次fsync; 一种是不主动执行fsync

always: 每次写入一条数据,立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去,性能非常非常差,吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢,那就只能这样了
everysec: 每秒将os cache中的数据fsync到磁盘,这个最常用的,生产环境一般都这么配置,性能很高,QPS还是可以上万的
no: 仅仅redis负责将数据写入os cache就撒手不管了,然后后面os自己会时不时有自己的策略将数据刷入磁盘,不可控了

10 AOF rewrite

redis中的数据其实有限的,很多数据可能会自动过期,可能会被用户删除,可能会被redis用缓存清除的算法清理掉,redis中的数据会不断淘汰掉旧的,就一部分常用的数据会被自动保留在redis内存中,所以可能很多之前的已经被清理掉的数据,对应的写日志还停留在AOF中,AOF日志文件就一个,会不断的膨胀,到很大很大,所以AOF会自动在后台每隔一定时间做rewrite操作,比如日志里已经存放了针对100w数据的写日志了,redis内存只剩下10万,基于内存中当前的10万数据构建一套最新的日志,到AOF中; 覆盖之前的老日志,确保AOF日志文件不会过大,保持跟redis内存数据量一致
redis 2.4之前,还需要手动,开发一些脚本,crontab,通过BGREWRITEAOF命令去执行AOF rewrite,但是redis 2.4之后,会自动进行rewrite操作
在redis.conf中,可以配置rewrite策略

auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

上面配置的解释:比如说上一次AOF rewrite之后,是128mb,然后就会接着128mb继续写AOF的日志,如果发现增长的比例,超过了之前的100%,256mb,就可能会去触发一次rewrite,但是此时还要去跟min-size,64mb去比较,256mb > 64mb,才会去触发rewrite

10 AOF rewrite的工作流程

redis fork一个子进程
子进程基于当前内存中的数据,构建日志,开始往一个新的临时的AOF文件中写入日志
redis主进程,接收到client新的写操作之后,在内存中写入日志,同时新的日志也继续写入旧的AOF文件
子进程写完新的日志文件之后,redis主进程将内存中的新日志再次追加到新的AOF文件中
用新的日志文件替换掉旧的日志文件

11 AOF破损文件的修复

如果redis在append数据到AOF文件时,机器宕机了,可能会导致AOF文件破损
用redis-check-aof –fix命令来修复破损的AOF文件

12 AOF和RDB同时工作的情况

如果RDB在执行snapshotting操作,那么redis不会执行AOF rewrite; 如果redis再执行AOF rewrite,那么就不会执行RDB snapshotting
如果RDB在执行snapshotting,此时用户执行BGREWRITEAOF命令,那么等RDB快照生成之后,才会去执行AOF rewrite
同时开启RDB和AOF,那么redis重启的时候,只会使用AOF文件进行数据恢复,如果找不到AOF文件,redis就会认为没有数据可恢复,会造成数据丢失,所以如果要使用RDB文件进行数据恢复,要先关闭AOF。