1. RDB 持久化
Redis是記憶體資料庫,將資料庫中的資料存盤在記憶體中,通過RDB持久化功能,可以將Redis在記憶體中的資料庫狀態(服務器中的非空資料庫以及它們的鍵值對統稱為資料庫狀態)保存到磁盤里面,避免資料意外丟失,
1.1 RDB檔案的創建和保存
SAVE命令由服務器行程執行保存功能,BGSAVE命令由子行程執行保存作業,SAVE命令會阻塞服務器,而BGSAVE命令則不會,
1.2 自動間隔性保存
用戶可以通過save選項設定多個保存條件,但只要其中一個條件被滿足,服務器就會執行BGSAVE命令:
save 900 1 (服務器在900秒內,對資料庫至少修改1次)
save 300 10
save 60 10000
除了維護如上的服務器陣列,服務器狀態還維持了一個dirty計數器,和lastsave屬性:
- dirty計數器記錄距離上一次成功執行SAVE命令或者BGSAVE命令之后,服務器對資料庫狀態運行了多少次修改(包括寫入、洗掉、更新等操作)
- lastsave屬性是一個UNIX時間戳,記錄了服務器上一次成功執行SAVE命令或者BGSAVE命令的時間
以下偽碼展示了servercron函式檢查保存條件的程序:

1.3 RDB檔案結構
下圖為一個完整的RDB檔案所包含的各個部分:
RDB檔案的最開頭是REDIS部分,長度為5位元組,保存著“REDIS”五個字符,通過這五個字符,程式在載入檔案時,快速檢查所載入的檔案是否是RDB檔案,
db_version長度為4位元組,是字串表示的整數,記錄RDB檔案的版本號,比如,“0006”就代表RDB檔案的版本為第六版,
databases部分包含著零個或任意多個資料庫,以及各個資料庫中的鍵值對資料
EOF 常量的長度為1位元組,標志著RDB檔案正文內容的結束,當讀入程式遇到這個值時,表示資料庫所有鍵值對都已經加載完畢,
check_sum 是一個8位元組長的無符號整數,保存著一個校驗和,這個校驗和是程式通過對REDIS、db_version、databases、EOF四個部分的內容進行計算得出的,在載入RDB檔案時,會將載入資料所計算出的校驗和與check_sum所記錄的校驗和進行比較,以此來檢查RDB檔案是否損壞,
1.4 分析RDB檔案
首先創建一個帶有過期時間的字串鍵:

列印RDB檔案:
一個帶有過期時間的鍵值對由以下部分組成:
- 一個一位元組長的EXPIRETIME_MS特殊值
- 一個八位元組長的過期時間(ms)
- 一個一位元組長的型別(TYPE)
- 一個鍵(key)和一個值(value)
RDB檔案各部分含義如下:
- R E D I S 0 0 0 6 RDB檔案標志和版本號
- 376 \0 376 表示SELECTDB常量,\0表示保存在0號資料庫
- 374 代表特殊值EXPIRETIME_MS
- \ 2 365 336 @ 001 \0 \0 代表八位元組長過期時間
- \0 003 M S G \0 表示是字串鍵,003是鍵的長度,MSG是鍵
- 005 H E L L O 005是值的長度,hello是值
- 377 代表EOF常量
- 212 231 x 247 252 } 021 306 代表8位元組校驗和
2. AOF持久化
AOF持久化通過保存Redis服務器所執行的寫命令來記錄資料庫狀態的,
2.1 AOF持久化的實作
AOF持久化功能的實作分為命令追加、檔案寫入、檔案同步三個步驟,
2.1.1 命令追加
當AOF持久化功能打開時,服務器在執行完一個寫命令之后,會以協議格式將被執行的寫命令追加到服務器狀態的aof_buf緩沖區的末尾
2.1.2 AOF檔案的寫入與同步
Redis的服務器行程就是一個時間回圈(loop),這個回圈中的檔案事件負責接收客戶端的命令請求,以及向客戶端發送命令回復,而時間事件則負責執行像serverCron函式這樣需要定時運行的函式,
在服務器每次結束一個事件回圈之前,它都會呼叫flushAppendOnlyFile函式,考慮是否需要將aof_buf緩沖區中的內容寫入和保存到AOF檔案里面,flushAppendOnlyFile函式的行為由服務器配置的appendfsync選項的值來確定,默認設定為everysec,

2.2 AOF檔案的載入和資料還原
因為Redis的命令只能在客戶端背景關系中執行,而載入AOF檔案時所使用的命令直接來源于AOF檔案而不是網路連接,所以服務器使用了一個沒有網路連接的偽客戶端來執行AOF檔案保存的寫命令,

2.3 AOF 重寫
因為AOF持久化是通過保存被執行的寫命令來記錄資料庫狀態的,所以隨著服務器運行時間的流逝,AOF檔案中的內容會越來越多,為了解決AOF檔案體積膨脹的問題,Redis提供了AOF檔案重寫功能,
考慮這樣一個例子,如果服務器對animals鍵執行了以下命令:

常規來講,AOF檔案需要保存上面4條命令,但是,為了減少保存animals鍵所需命令的數量,那么服務器可以通過讀取animals鍵的值,然后用一條SADD animals "Dog" "Panda" "Tiger" "Lion" "Cat"命令來代替上面的四條命令,
AOF重寫功能實作原理為:先從資料庫中讀取鍵現在的值,然后用一條命令去記錄鍵值對,代替之前記錄這個鍵值對的多條命令,
AOF重寫程式在子行程里執行:
- 子行程進行AOF重寫期間,服務器行程(父行程)可以繼續處理命令請求
- 子行程帶有服務器行程的資料副本,使用子行程而不是執行緒,可以避免在使用鎖的情況下,保證資料的安全性
使用子行程也存在一個問題,在子行程進行AOF重寫期間,服務器行程需要繼續處理命令請求,而新的命令可能會對資料庫狀態進行修改,從而使得服務器當前的資料庫狀態和重寫后的AOF檔案所保存的資料庫狀態不一致,
為了解決這個問題,Redis服務器設定了AOF重寫緩沖區,在子行程執行AOF重寫期間,服務器行程執行以下三個作業:
1) 執行客戶端發來的命令
2) 將執行后的寫命令追加到AOF緩沖區
3) 將執行后的寫命令追加到AOF重寫緩沖區
即AOF緩沖區的內容會定期寫入和同步到AOF檔案,對現有AOF檔案的處理作業會如常進行;從創建子行程開始,服務器執行的所有寫命令都會被記錄到AOF重寫緩沖區里面,
當子行程完成AOF重寫作業之后,它會向父行程發送一個信號,父行程在接到該信號之后,會呼叫一個信號處理函式(執行程序中會對服務器行程造成阻塞),并執行以下作業:
- 將AOF重寫緩沖區中的所有內容寫入到新AOF檔案中,這時新AOF檔案所保存的資料庫狀態將和服務器當前的資料庫狀態一致
- 對新的AOF檔案進行改名,原子地覆寫現有的AOF檔案,完成新舊兩個AOF檔案的替
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