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redis-持久化

2018-01-24  本文已影响0人  cgw丶

持久化

本文提供对 Redis 持久化(persistence)的技术性描述,适合所有的 Redis 用户来阅读。想获得对 Redis 持久化和持久性保证有更全面的了解,也可以读一下作者的博客文章(地址为 http://antirez.com/post/redis-persistence-demystified.html,译者注)。

Redis 持久化(Persistence)

Redis 提供了不同持久化范围的选项:

可以在同一个实例上同时支持 AOF 和 RDB。注意,在这种情况下,当 Redis 重启时,AOF 文件会被用于重建原始数据集,因为它被保证是最完整的数据

RDB 优点(RDB advantages)

RDB 缺点(RDB disadvantages)

当你需要在 Redis 停止工作(例如停电)时最小化数据丢失,RDB 可能不太好。通常每隔 5 分钟或更久创建一个 RDB 快照,所以一旦 Redis 因为任何原因没有正确关闭而停止工作,你就得做好最近几分钟数据丢失的准备了。

RDB 需要经常调用 fork()子进程来持久化到磁盘。如果数据集很大的话,fork()比较耗时,结果就是,当数据集非常大并且 CPU 性能不够强大的话,Redis 会停止服务客户端几毫秒甚至一秒。AOF 也需要 fork(),但是你可以调整多久频率重写日志而不会有损(trade-off)持久性(durability)。

综上:RDB不适合秒级的数据备份,一旦宕机,会丢失至少几分钟的数据。

AOF 优点(AOF advantages)

AOF 缺点(AOF disadvantages)

综上:AOF数据集通常更大、AOF 可能比 RDB 慢

我们该选谁(who)

同时使用这两种持久化方法,以达到和 PostgreSQL 提供的一样的数据安全程度。

快照(Snapshotting)

默认情况下,Redis 保存数据集快照到磁盘,名为 dump.rdb 的二进制文件。你可以设置让 Redis 在 N 秒内至少有 M 次数据集改动时保存数据集,或者你也可以手动调用 SAVE 或者 BGSAVE 命令。

例如,这个配置会让 Redis 在每个 60 秒内至少有 1000 次键改动时自动转储数据集到磁盘:

save 60 1000  

这种策略被称为快照。

如何工作(How works)

每当 Redis 需要转储数据集到磁盘时,会发生:

只追加文件(Append-only file)

快照并不是非常具有可持久性(durable)。如果你运行 Redis 的电脑停机了,电源线断了,或者你不小心 kill -9 掉你的实例,最近写入 Redis 的数据将会丢失。尽管这个对一些应用程序来说不是什么大事,但是也有一些需要完全可持久性(durability)的场景,在这些场景下可能就不合适了。

只追加文件是一个替代方案,是 Redis 的完全可持久性策略。在 1.1 版本中就可用了。

你可以在你的配置文件中开启 AOF:

appendonly yes  

从现在开始,每次 Redis 收到修改数据集的命令,将会被追加到 AOF 中。当你重启 Redis 的时候,就会重放(re-play)AOF 文件来重建状态。

日志重写(Log rewriting)

你可以猜得到,写操作不断执行的时候 AOF 文件会越来越大。例如,如果你增加一个计数器 100 次,你的数据集里只会有一个键存储这最终值,但是却有 100 条记录在 AOF 中。其中 99 条记录在重建当前状态时是不需要的。

于是 Redis 支持一个有趣的特性:在后台重建 AOF 而不影响服务客户端。每当你发送 BGREWRITEAOF 时,Redis 将会写入一个新的 AOF 文件,包含重建当前内存中数据集所需的最短命令序列。如果你使用的是 Redis 2.2 的 AOF,你需要不时的运行 BGREWRITEAOF 命令。Redis 2.4 可以自动触发日志重写(查看 Redis 2.4 中的示例配置文件以获得更多信息)。

AOF 持久性如何(How durable)

你可以配置多久 Redis 会 fsync 数据到磁盘一次。有三个选项:

建议的(也是默认的)策略是每秒执行一次 fsync。既快,也相当安全。一直执行的策略在实践中非常慢(尽管在 Redis 2.0 中有所改进),因为没法让 fsync 这个操作本身更快。

AOF 损坏了怎么办(corrupted)

有可能在写 AOF 文件时服务器崩溃(crash),文件损坏后 Redis 就无法装载了。如果这个发生的话,你可以使用下面的步骤来解决这个问题:

$ redis-check-aof –fix

如何工作(How works)

日志重写采用了和快照一样的写时复制机制。下面是过程:

  1. Redis 调用 fork()。于是我们有了父子两个进程。
  2. 子进程开始向一个临时文件中写 AOF。
  3. 父进程在一个内存缓冲区中积累新的变更(同时将新的变更写入旧的 AOF 文件,所以即使重写失败我们也安全)。
  4. 当子进程完成重写文件,父进程收到一个信号,追加内存缓冲区到子进程创建的文件末尾。
  5. 搞定!现在 Redis 自动重命名旧文件为新的,然后开始追加新数据到新文件。

如何从 RDB 切换到 AOF(How switch)

在 Redis 2.2 及以上版本中非常简单,也不需要重启。

  1. 备份你最新的 dump.rdb 文件。
  2. 把备份文件放到一个安全的地方。
  3. 发送以下两个命令:
    redis-cli config set appendonly yes
    redis-cli config set save “”
  4. 确保你的数据库含有其包含的相同的键的数量。
  5. 确保写被正确的追加到 AOF 文件。

第一个 CONFIG 命令开启 AOF。Redis 会阻塞以生成初始转储文件,然后打开文件准备写,开始追加写操作。

第二个 CONFIG 命令用于关闭快照持久化。这一步是可选的,如果你想同时开启这两种持久化方法。

重要:记得编辑你的 redis.conf 文件来开启 AOF,否则当你重启服务器时,你的配置修改将会丢失,服务器又会使用旧的配置。

此处省略一万字。。。。。。原文此处介绍 2.0 老版本怎么操作。

AOF 和 RDB 的相互作用(Interactions)

Redis 2.4 及以后的版本中,不允许在 RDB 快照操作运行过程中触发 AOF 重写,也不允许在 AOF 重写运行过程中运行 BGSAVE。这防止了两个 Redis 后台进程同时对磁盘进行繁重的 IO 操作。

当在快照运行的过程中,用户使用 BGREWRITEAOF 显式请求日志重写操作的话,服务器会答复一个 OK 状态码,告诉用户这个操作已经被安排调度,等到快照完成时开始重写。

Redis 在同时开启 AOF 和 RDB 的情况下重启,会使用 AOF 文件来重建原始数据集,因为通常 AOF 文件是保存数据最完整的

备份数据(Backing up)

开始这一部分之前,请务必牢记:一定要备份你的数据库。磁盘损坏,云中实例丢失,等等:没有备份意味着数据丢失的巨大风险。

Redis 对数据备份非常友好,因为你可以在数据库运行时拷贝 RDB 文件:RDB 文件一旦生成就不会被修改,文件生成到一个临时文件中,当新的快照完成后,将自动使用 rename(2) 原子性的修改文件名为目标文件。

这意味着,在服务器运行时拷贝 RDB 文件是完全安全的。以下是我们的建议:

  1. 创建一个定时任务(cron job),每隔一个小时创建一个 RDB 快照到一个目录,每天的快照放在另外一个目录。
  2. 每次定时脚本运行时,务必使用 find 命令来删除旧的快照:例如,你可以保存最近 48 小时内的每小时快照,一到两个月的内的每天快照。注意命名快照时加上日期时间信息。
  3. 至少每天一次将你的 RDB 快照传输到你的数据中心之外,或者至少传输到运行你的 Redis 实例的物理机之外。

灾难恢复(Disaster recovery)

在 Redis 中灾难恢复基本上就是指备份,以及将这些备份传输到外部的多个数据中心。这样即使一些灾难性的事件影响到运行 Redis 和生成快照的主数据中心,数据也是安全的。

由于许多 Redis 用户都是启动阶段的屌丝,没有太多钱花,我们会介绍一些最有意思的灾难恢复技术,而不用太多的花销。

Amazon S3 和一些类似的服务是帮助你灾难恢复系统的一个好办法。只需要将你的每日或每小时的 RDB 快照以加密的方式传输到 S3。你可以使用 gpg -c 来加密你的数据(以对称加密模式)。确保将你的密码保存在不同的安全地方(例如给一份到你的组织中的最重要的人)。推荐使用多个存储服务来改进数据安全。
使用 SCP(SSH 的组成部分)来传输你的快照到远程服务器。这是一种相当简单和安全的方式:在远离你的位置搞一个小的 VPS,安装 ssh,生成一个无口令的 ssh 客户端 key,并将其添加到你的 VPS 上的 authorized_keys 文件中。你就可以自动的传输备份文件了。为了达到好的效果,最好是至少从不同的提供商那搞两个 VPS。
要知道这种系统如果没有正确的处理会很容易失败。至少一定要确保传输完成后验证文件的大小 (要匹配你拷贝的文件),如果你使用 VPS 的话,可以使用 SHA1 摘要。

配置

RDB

RDB就是Snapshot快照存储,是默认的持久化方式。
可理解为半持久化模式,即按照一定的策略周期性的将数据保存到磁盘。
对应产生的数据文件为dump.rdb,通过配置文件中的save参数来定义快照的周期。
下面是默认的快照设置:

save 900 1    #当有一条Keys数据被改变时,900秒刷新到Disk一次
save 300 10   #当有10条Keys数据被改变时,300秒刷新到Disk一次
save 60 10000 #当有10000条Keys数据被改变时,60秒刷新到Disk一次

保存位置:

dbfilename dump.rdb #保存文件名
dir /usr/local/var/db/redis/  #保存路径

Redis的RDB文件不会坏掉,因为其写操作是在一个新进程中进行的。
当生成一个新的RDB文件时,Redis生成的子进程会先将数据写到一个临时文件中,然后通过原子性rename系统调用将临时文件重命名为RDB文件。
这样在任何时候出现故障,Redis的RDB文件都总是可用的。

AOF(Append-Only File)

appendonly yes       #启用AOF持久化方式
appendfilename appendonly.aof #AOF文件的名称,默认为appendonly.aof
# appendfsync always #每次收到写命令就立即强制写入磁盘,是最有保证的完全的持久化,但速度也是最慢的,一般不推荐使用。
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,是受推荐的方式。
# appendfsync no     #完全依赖OS的写入,一般为30秒左右一次,性能最好但是持久化最没有保证,不被推荐。

no-appendfsync-on-rewrite yes   #在日志重写时,不进行命令追加操作,而只是将其放在缓冲区里,避免与命令的追加造成DISK IO上的冲突。
auto-aof-rewrite-percentage 100 #当前AOF文件大小是上次日志重写得到AOF文件大小的二倍时,自动启动新的日志重写过程。
auto-aof-rewrite-min-size 64mb  #当前AOF文件启动新的日志重写过程的最小值,避免刚刚启动Reids时由于文件尺寸较小导致频繁的重写。

在数据恢复方面
RDB的启动时间会更短,原因有两个:
一是RDB文件中每一条数据只有一条记录,不会像AOF日志那样可能有一条数据的多次操作记录。所以每条数据只需要写一次就行了。
另一个原因是RDB文件的存储格式和Redis数据在内存中的编码格式是一致的,不需要再进行数据编码工作,所以在CPU消耗上要远小于AOF日志的加载。

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