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Redis 持久化

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1.安装redis

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz
tar xvf redis-5.0.5.tar.gz 
cd redis-5.0.5
make MALLOC=libc

2.配置redis

redis.conf配置详解

1. Redis默认不是以守护进程的方式运行,可以通过该配置项修改,使用yes启用守护进程
    daemonize no
2. 当Redis以守护进程方式运行时,Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件,可以通过pidfile指定
    pidfile /var/run/redis.pid
3. 指定Redis监听端口,默认端口为6379,作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用6379作为默认端口,因为6379在手机按键上MERZ对应的号码,而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字
    port 6379
4. 绑定的主机地址
    #bind 127.0.0.1
5.当 客户端闲置多长时间后关闭连接,如果指定为0,表示关闭该功能,单位秒
    timeout 0
6. 指定日志记录级别,Redis总共支持四个级别:debug、verbose、notice、warning,默认为verbose
    loglevel verbose
7. 日志记录方式,默认为标准输出,如果配置Redis为守护进程方式运行,而这里又配置为日志记录方式为标准输出,则日志将会发送给/dev/null
    logfile stdout
8. 设置数据库的数量,默认数据库为0,可以使用SELECT <dbid>命令在连接上指定数据库id
    databases 16
9. 指定在多长时间内,有多少次更新操作,就将数据同步到数据文件,可以多个条件配合
    save <seconds> <changes>
    Redis默认配置文件中提供了三个条件:
    save 900 1
    save 300 10
    save 60 10000
    分别表示900秒(15分钟)内有1个更改,300秒(5分钟)内有10个更改以及60秒内有10000个更改。 
10. 指定存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为yes,Redis采用LZF压缩,如果为了节省CPU时间,可以关闭该选项,但会导致数据库文件变的巨大
    rdbcompression yes
11. 指定本地数据库文件名,默认值为dump.rdb
    dbfilename dump.rdb
12. 指定本地数据库存放目录
    dir ./redisdata
13. 设置当本机为slav服务时,设置master服务的IP地址及端口,在Redis启动时,它会自动从master进行数据同步
    slaveof <masterip> <masterport>
14. 当master服务设置了密码保护时,slav服务连接master的密码
    masterauth <master-password>
15. 设置Redis连接密码,如果配置了连接密码,客户端在连接Redis时需要通过AUTH <password>命令提供密码,默认关闭
    requirepass foobared
16. 设置同一时间最大客户端连接数,默认10000,Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数,如果设置 maxclients 0,表示不作限制。当客户端连接数到达限制时,Redis会关闭新的连接并向客户端返回max number of clients reached错误信息
    maxclients 10000
17. 指定Redis最大内存限制,Redis在启动时会把数据加载到内存中,达到最大内存后,Redis会先尝试清除已到期或即将到期的Key,当此方法处理 后,仍然到达最大内存设置,将无法再进行写入操作,但仍然可以进行读取操作。Redis新的vm机制,会把Key存放内存,Value会存放在swap区
    maxmemory <bytes>
18. 指定是否在每次更新操作后进行日志记录,Redis在默认情况下是异步的把数据写入磁盘,如果不开启,可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis本身同步数据文件是按上面save条件来同步的,所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为no。该备份是非常耗时的,而且备份也不能很频繁,如果发生诸如拉闸限电、拔插头等状况,那么将造成比较大范围的数据丢失。所以redis提供了另外一种更加高效的数据库备份及灾难恢复方式。开 启append only 模式之后,redis 会把所接收到的每一次写操作请求都追加到appendonly.aof 文件中,当redis重新启动时,会从该文件恢复出之前的状态。但是这样会造成 appendonly.aof 文件过大,所以redis还支持了BGREWRITEAOF 指令,对appendonly.aof进行重新整理
    appendonly yes
19. 指定更新日志文件名,默认为appendonly.aof
     appendfilename appendonly.aof
20. 指定更新日志条件,共有3个可选值: 
  appendfsync  no:表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘(快) 
  appendfsync  always:表示每次更新操作后手动调用fsync()将数据写到磁盘(慢,安全) 
 appendfsync   everysec:表示每秒同步一次(折衷,默认值) 
21. 指定是否启用虚拟内存机制,默认值为no,简单的介绍一下,VM机制将数据分页存放,由Redis将访问量较少的页即冷数据swap到磁盘上,访问多的页面由磁盘自动换出到内存中(在后面的文章我会仔细分析Redis的VM机制)
     vm-enabled no
22. 虚拟内存文件路径,默认值为/tmp/redis.swap,不可多个Redis实例共享
     vm-swap-file /tmp/redis.swap
23. 将所有大于vm-max-memory的数据存入虚拟内存,无论vm-max-memory设置多小,所有索引数据都是内存存储的(Redis的索引数据 就是keys),也就是说,当vm-max-memory设置为0的时候,其实是所有value都存在于磁盘。默认值为0
     vm-max-memory 0
24. Redis swap文件分成了很多的page,一个对象可以保存在多个page上面,但一个page上不能被多个对象共享,vm-page-size是要根据存储的 数据大小来设定的,作者建议如果存储很多小对象,page大小最好设置为32或者64bytes;如果存储很大大对象,则可以使用更大的page,如果不 确定,就使用默认值
     vm-page-size 32
25. 设置swap文件中的page数量,由于页表(一种表示页面空闲或使用的bitmap)是在放在内存中的,,在磁盘上每8个pages将消耗1byte的内存。
     vm-pages 134217728
26. 设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的,可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4
     vm-max-threads 4
27. 设置在向客户端应答时,是否把较小的包合并为一个包发送,默认为开启
    glueoutputbuf yes
28. 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时,采用一种特殊的哈希算法
    hash-max-zipmap-entries 64
    hash-max-zipmap-value 512
29. 指定是否激活重置哈希,默认为开启(后面在介绍Redis的哈希算法时具体介绍)
    activerehashing yes
30. 指定包含其它的配置文件,可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件,而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件
    include /path/to/local.conf

3.启动redis

./src/redis-server redis.conf 

 

Redis提供了RDB持久化和AOF持久化

默认使用Rdb快照模式

save 900 1     #900秒内如果超过1个key被修改,则发起快照保存
   save 300 10    #300秒内容如超过10个key被修改,则发起快照保存
   save 60 10000

保存文件为dump.rdb

RDB文件保存过程

  • redis调用fork,现在有了子进程和父进程。
  • 父进程继续处理client请求,子进程负责将内存内容写入到临时文件。由于os的写时复制机制(copy on write)父子进程会共享相同的物理页面,当父进程处理写请求时os会为父进程要修改的页面创建副本,而不是写共享的页面。所以子进程的地址空间内的数 据是fork时刻整个数据库的一个快照。
  • 当子进程将快照写入临时文件完毕后,用临时文件替换原来的快照文件,然后子进程退出。

client 也可以使用save或者bgsave命令通知redis做一次快照持久化。save操作是在主线程中保存快照的,由于redis是用一个主线程来处理所有 client的请求,这种方式会阻塞所有client请求。所以不推荐使用。

另一点需要注意的是,每次快照持久化都是将内存数据完整写入到磁盘一次,并不 是增量的只同步脏数据。如果数据量大的话,而且写操作比较多,必然会引起大量的磁盘io操作,可能会严重影响性能。

优势

  • 一旦采用该方式,那么你的整个Redis数据库将只包含一个文件,这样非常方便进行备份。比如你可能打算没1天归档一些数据。
  • 方便备份,我们可以很容易的将一个一个RDB文件移动到其他的存储介质上
  • RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。
  • RDB 可以最大化 Redis 的性能:父进程在保存 RDB 文件时唯一要做的就是 fork 出一个子进程,然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作,父进程无须执行任何磁盘 I/O 操作。

劣势

  • 如果你需要尽量避免在服务器故障时丢失数据,那么 RDB 不适合你。 虽然 Redis 允许你设置不同的保存点(save point)来控制保存 RDB 文件的频率, 但是, 因为RDB 文件需要保存整个数据集的状态, 所以它并不是一个轻松的操作。 因此你可能会至少 5 分钟才保存一次 RDB 文件。 在这种情况下, 一旦发生故障停机, 你就可能会丢失好几分钟的数据。
  • 每次保存 RDB 的时候,Redis 都要 fork() 出一个子进程,并由子进程来进行实际的持久化工作。 在数据集比较庞大时, fork() 可能会非常耗时,造成服务器在某某毫秒内停止处理客户端; 如果数据集非常巨大,并且 CPU 时间非常紧张的话,那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。 虽然 AOF 重写也需要进行 fork() ,但无论 AOF 重写的执行间隔有多长,数据的耐久性都不会有任何损失。

AOF文件保存过程

redis会将每一个收到的写命令都通过write函数追加到文件中(默认是 appendonly.aof)。

当redis重启时会通过重新执行文件中保存的写命令来在内存中重建整个数据库的内容。当然由于os会在内核中缓存 write做的修改,所以可能不是立即写到磁盘上。这样aof方式的持久化也还是有可能会丢失部分修改。不过我们可以通过配置文件告诉redis我们想要 通过fsync函数强制os写入到磁盘的时机。有三种方式如下(默认是:每秒fsync一次)

appendonly yes              //启用aof持久化方式
# appendfsync always      //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 everysec     //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,推荐
# appendfsync no    //完全依赖os,性能最好,持久化没保证

aof 的方式也同时带来了另一个问题。持久化文件会变的越来越大。例如我们调用incr test命令100次,文件中必须保存全部的100条命令,其实有99条都是多余的。因为要恢复数据库的状态其实文件中保存一条set test 100就够了。

为了压缩aof的持久化文件。redis提供了bgrewriteaof命令。收到此命令redis将使用与快照类似的方式将内存中的数据 以命令的方式保存到临时文件中,最后替换原来的文件。具体过程如下

  • redis调用fork ,现在有父子两个进程
  • 子进程根据内存中的数据库快照,往临时文件中写入重建数据库状态的命令
  • 父进程继续处理client请求,除了把写命令写入到原来的aof文件中。同时把收到的写命令缓存起来。这样就能保证如果子进程重写失败的话并不会出问题。
  • 当子进程把快照内容写入已命令方式写到临时文件中后,子进程发信号通知父进程。然后父进程把缓存的写命令也写入到临时文件。
  • 现在父进程可以使用临时文件替换老的aof文件,并重命名,后面收到的写命令也开始往新的aof文件中追加。

需要注意到是重写aof文件的操作,并没有读取旧的aof文件,而是将整个内存中的数据库内容用命令的方式重写了一个新的aof文件,这点和快照有点类似。

优势

  • 使用 AOF 持久化会让 Redis 变得非常耐久(much more durable):你可以设置不同的 fsync 策略,比如无 fsync ,每秒钟一次 fsync ,或者每次执行写入命令时 fsync 。 AOF 的默认策略为每秒钟 fsync 一次,在这种配置下,Redis 仍然可以保持良好的性能,并且就算发生故障停机,也最多只会丢失一秒钟的数据( fsync 会在后台线程执行,所以主线程可以继续努力地处理命令请求)。

  • AOF 文件是一个只进行追加操作的日志文件(append only log), 因此对 AOF 文件的写入不需要进行 seek , 即使日志因为某些原因而包含了未写入完整的命令(比如写入时磁盘已满,写入中途停机,等等), redis-check-aof 工具也可以轻易地修复这种问题。
    Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时,自动地在后台对 AOF 进行重写: 重写后的新 AOF 文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。 整个重写操作是绝对安全的,因为 Redis 在创建新 AOF 文件的过程中,会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面,即使重写过程中发生停机,现有的 AOF 文件也不会丢失。 而一旦新 AOF 文件创建完毕,Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件,并开始对新 AOF 文件进行追加操作。

  • AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作, 这些写入操作以 Redis 协议的格式保存, 因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂, 对文件进行分析(parse)也很轻松。 导出(export) AOF 文件也非常简单: 举个例子, 如果你不小心执行了 FLUSHALL 命令, 但只要 AOF 文件未被重写, 那么只要停止服务器, 移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令, 并重启 Redis , 就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

劣势

  • 对于相同的数据集来说,AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积。

  • 根据所使用的 fsync 策略,AOF 的速度可能会慢于 RDB 。 在一般情况下, 每秒 fsync 的性能依然非常高, 而关闭 fsync 可以让 AOF 的速度和 RDB 一样快, 即使在高负荷之下也是如此。 不过在处理巨大的写入载入时,RDB 可以提供更有保证的最大延迟时间(latency)。

  • AOF 在过去曾经发生过这样的 bug : 因为个别命令的原因,导致 AOF 文件在重新载入时,无法将数据集恢复成保存时的原样。 (举个例子,阻塞命令 BRPOPLPUSH 就曾经引起过这样的 bug 。) 测试套件里为这种情况添加了测试: 它们会自动生成随机的、复杂的数据集, 并通过重新载入这些数据来确保一切正常。 虽然这种 bug 在 AOF 文件中并不常见, 但是对比来说, RDB 几乎是不可能出现这种 bug 的。

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