Redis官方文档(13) ——持久化

Redis3官方文档(13)
——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：

• RDB持久化以指定的时间间隔执行数据集的即时点(point-in-time)快照。
• AOF持久化在服务端记录每次收到的写操作，在服务器启动时会重放，以重建原始数据集。命令使用和Redis协议一样的格式以追加的方式来记录。当文件太大时Redis会在后台重写日志。
• 如果你愿意，你可以完全禁止持久化，如果你只是希望你的数据在服务器运行期间才存在的话。
• 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。

    理解RDB和AOF持久化之间的各自优劣(trade-offs)是一件非常重要的事情。让我们先从RDB开始：

    RDB优点(RDB advantages)

• RDB是一种表示某个即时点的Redis数据的紧凑文件。RDB文件适合用于备份。例如，你可能想要每小时归档最近24小时的RDB文件，每天保存近30天的RDB快照。这允许你很容易的恢复不同版本的数据集以容灾。
• RDB非常适合于灾难恢复，作为一个紧凑的单一文件，可以被传输到远程的数据中心，或者是Amazon S3(可能得加密)。
• RDB最大化了Redis的性能，因为Redis父进程持久化时唯一需要做的是启动(fork)一个子进程，由子进程完成所有剩余工作。父进程实例不需要执行像磁盘IO这样的操作。
• RDB在重启保存了大数据集的实例时比AOF要快。

    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。你可以配置不同的保存点(save point)来保存RDB文件(例如，至少5分钟和对数据集100次写之后，但是你可以有多个保存点)。然而，你通常每隔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)。

    AOF优点(AOF advantages)

• 使用AOF Redis会更具有可持久性(durable)：你可以有很多不同的fsync策略：没有fsync，每秒fsync，每次请求时fsync。使用默认的每秒fsync策略，写性能也仍然很不错(fsync是由后台线程完成的，主线程继续努力地执行写请求)，即便你也就仅仅只损失一秒钟的写数据。
• AOF日志是一个追加文件，所以不需要定位，在断电时也没有损坏问题。即使由于某种原因文件末尾是一个写到一半的命令(磁盘满或者其他原因),redis-check-aof工具也可以很轻易的修复。
• 当AOF文件变得很大时，Redis会自动在后台进行重写。重写是绝对安全的，因为Redis继续往旧的文件中追加，使用创建当前数据集所需的最小操作集合来创建一个全新的文件，一旦第二个文件创建完毕，Redis就会切换这两个文件，并开始往新文件追加。
• AOF文件里面包含一个接一个的操作，以易于理解和解析的格式存储。你也可以轻易的导出一个AOF文件。例如，即使你不小心错误地使用FLUSHALL命令清空一切，如果此时并没有执行重写，你仍然可以保存你的数据集，你只要停止服务器，删除最后一条命令，然后重启Redis就可以。

    AOF缺点(AOF disadvantages)

• 对同样的数据集，AOF文件通常要大于等价的RDB文件。
• AOF可能比RDB慢，这取决于准确的fsync策略。通常fsync设置为每秒一次的话性能仍然很高，如果关闭fsync，即使在很高的负载下也和RDB一样的快。不过，即使在很大的写负载情况下，RDB还是能提供能好的最大延迟保证。
• 在过去，我们经历了一些针对特殊命令(例如，像BRPOPLPUSH这样的阻塞命令)的罕见bug，导致在数据加载时无法恢复到保存时的样子。这些bug很罕见，我们也在测试套件中进行了测试，自动随机创造复杂的数据集，然后加载它们以检查一切是否正常，但是，这类bug几乎不可能出现在RDB持久化中。为了说得更清楚一点：Redis AOF是通过递增地更新一个已经存在的状态，像MySQL或者MongoDB一样，而RDB快照是一次又一次地从头开始创造一切，概念上更健壮。但是，1)要注意Redis每次重写AOF时都是以当前数据集中的真实数据从头开始，相对于一直追加的AOF文件(或者一次重写读取老的AOF文件而不是读内存中的数据)对bug的免疫力更强。2)我们还没有收到一份用户在真实世界中检测到崩溃的报告。

    我们该选谁(what)
    通常来说，你应该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。
    如果你很关注你的数据，但是仍然可以接受灾难时有几分钟的数据丢失，你可以只单独使用RDB。
    有很多用户单独使用AOF，但是我们并不鼓励这样，因为时常进行RDB快照非常方便于数据库备份，启动速度也较之快，还避免了AOF引擎的bug。
    注意：基于这些原因，将来我们可能会统一AOF和RDB为一种单一的持久化模型(长远计划)。
    下面的部分将介绍两种持久化模型等多的细节。

    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：

• Redis调用fork()。于是我们有了父子两个进程。
• 子进程开始将数据集写入一个临时RDB文件。
• 当子进程完成了新RDB文件，替换掉旧文件。

    这个方法可以让Redis获益于写时复制(copy-on-write)机制。

    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：

• 每次一个新命令追加到AOF文件中时执行fsync。非常非常慢，但是非常安全。
• 每秒执行fsync。够快(2.4版本中差不多和快照一样快)，但是当灾难来临时会丢失1秒的数据。
• 从不执行fsync，直接将你的数据交到操作系统手里。更快，但是更不安全。

    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：

• 创建AOF的一个拷贝用于备份。
• 使用Redis自带的redis-check-aof工具来修复原文件：
• $ redis-check-aof --fix
• 使用diff -u来检查两个文件有什么不同。
• 用修复好的文件来重启服务器。

    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：

• Redis调用fork()。于是我们有了父子两个进程。
• 子进程开始向一个临时文件中写AOF。
• 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)。
• 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。
• 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。

• 备份你最新的dump.rdb文件。
• 把备份文件放到一个安全的地方。
• 发送以下两个命令：
• redis-cli config set appendonly yes
• redis-cli config set save ""
• 确保你的数据库含有其包含的相同的键的数量。
• 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：

• 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。
• 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。
• 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。
    你还需要一个某种独立的告警系统，在某些原因导致的传输备份过程不正常时告警。
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    大家好，我是阮威。华中科技大学，计算机软件专业硕士。毕业后加入腾讯，先后在腾讯电子商务部和无线游戏产品部工作，现供职于欢聚时代基础产品部。IT男，至今。欢迎大家收听我的公众账号。