1、概述

1.1、Redis持久化的重要性

1. 數據恢復：Redis是一個內存數據庫，如果系統或服務宕機，內存中的數據將會丟失。Redis的持久化機制可以把數據保存到磁盤上，以便在系統重啟后恢復數據。這是Redis持久化最基本也是最重要的功能。
2. 故障恢復：持久化機制可以幫助Redis在出現系統或數據崩潰時，安全地復原所有數據，避免可能出現的數據丟失。這對于維護企業級Web應用系統的穩定性和可用性至關重要。
3. 保證數據一致性：通過定期持久化，可以確保即使在數據更新頻繁的情況下，也能保持數據的一致性。這對于需要保證數據準確性的應用來說是非常重要的。
4. 支持備份和恢復：持久化文件可以定期備份到其他存儲設備，這樣在遇到災難性故障時，可以從備份中恢復數據，減少損失。

1.2、持久化對Redis性能的影響

在選擇和使用Redis的持久化機制時，需要根據實際的應用場景和需求來權衡持久化和性能之間的關系。例如，可以通過調整持久化的頻率、使用更快的磁盤、優化磁盤I/O等方式來減少持久化對Redis性能的影響。同時，也需要關注Redis的監控和調優，及時發現和解決性能問題。

1. 寫操作的延遲：由于持久化需要將數據寫入磁盤，這會導致寫操作有一定的延遲。特別是在使用AOF持久化時，每次寫操作都需要追加到磁盤上的日志文件，這可能會增加寫操作的延遲。
2. CPU和內存資源的占用：在進行持久化操作時，Redis需要fork一個子進程來處理持久化任務。這個過程會消耗一定的CPU和內存資源，對Redis的性能有一定的影響。尤其是在大數據量的情況下，fork操作本身可能會消耗較多的系統資源。
3. 磁盤I/O的影響：持久化需要將數據寫入磁盤，這會受到磁盤I/O性能的影響。如果磁盤性能較差，或者磁盤I/O負載較高，那么持久化操作可能會成為Redis性能的瓶頸。
4. 數據恢復的時間：在Redis重啟時，需要加載持久化文件來恢復數據。這個過程可能會消耗一定的時間，導致Redis在啟動時的性能下降。

1.3、Redis的三種持久化方式概述

Redis提供了三種持久化方式，分別是RDB（Redis DataBase）持久化、AOF（Append Only File）持久化和混合持久化。下面簡要概述這三種方式的工作原理和特點：

1. RDB持久化：RDB持久化生成的快照文件是一個緊湊壓縮的二進制文件，占用空間較小，適用于備份和全量復制等場景。同時，由于快照文件是完整的數據備份，因此恢復速度較快。但是，RDB持久化可能存在數據丟失的風險，因為它只保存了某個時間點的數據快照，無法記錄數據的變化過程。
2. AOF持久化：AOF持久化可以記錄數據的變化過程，因此即使出現宕機等故障，也只會丟失最后一次持久化之后的數據，保證了數據的可靠性。同時，AOF文件是以文本形式存儲的，易于閱讀和解析。但是，AOF持久化可能會產生較大的I/O開銷，并且在數據恢復時可能需要較長的時間。
3. 混合持久化：混合持久化結合了RDB和AOF兩種持久化方式的優點，既保證了數據的可靠性，又提高了數據恢復的速度。但是，混合持久化可能會增加持久化文件的復雜性和管理難度。

2、RDB持久化

RDB持久化是通過生成數據快照（Snapshot）的方式，將當前Redis進程的數據持久化到磁盤上。觸發RDB持久化的方式可以是手動觸發（如使用SAVE或BGSAVE命令），也可以是自動觸發（如根據配置文件中指定的時間間隔和鍵值對數量進行觸發）。

RDB持久化的方式：定時持久化（Save)、觸發持久化（Save、Bgsave）。

2.1、RDB持久化的優缺點

（1）優點：

• 數據緊湊：RDB生成的數據快照是一個緊湊的二進制文件，占用空間較小，這對于存儲和傳輸都非常有利。
• 恢復速度快：由于RDB文件是完整的數據備份，因此在恢復數據時，只需要加載RDB文件即可，恢復速度較快。
• 適合備份：RDB文件非常適合用于進行備份和災難恢復，特別是在數據量大且對恢復時間要求較高的場景下。

（2）缺點：

• 數據丟失風險：RDB持久化只能保存某個時間點的數據快照，如果Redis進程在兩次快照之間宕機，那么這期間的數據變更將會丟失。因此，RDB持久化可能無法滿足對數據完整性要求較高的應用。
• fork操作開銷大：在生成RDB快照時，Redis需要fork一個子進程來進行持久化操作。這個fork操作可能會消耗較多的CPU和內存資源，對Redis的性能有一定的影響。特別是在大數據量的情況下，fork操作可能會成為性能瓶頸。
• 版本兼容性問題：由于RDB文件使用特定二進制格式保存，因此在Redis版本更新過程中，可能存在老版本Redis服務無法兼容新版RDB格式的問題，導致數據無法正確恢復。

2.2、實現方式

（1）自動觸發
修改Redis配置文件。

SAVE seconds changes
// 在seconds秒內觸發了changes次寫操作，就自動觸發持久化

（2）手動觸發
在客服端命令行中直接敲命令，redis服務器重啟后失效。

SAVE // 在Redis主進程中進行數據持久化，會阻塞Redis服務器。
BGSAVE // 開辟一個Redis服務（fork）進行同步，不會造成Redis主服務器阻塞。

2.3、總結

1. RDB持久化模式是全量持久化方式，在N秒后并且滿足K條寫操作，就會將這個時間段內的所有數據持久化到磁盤中的dump.rdb文件中。
2. 盡量不要吧備份文檔（dump.rdb)和Redis服務器放在同一臺機器上，以防止物理機損壞后備份文件也損壞。

3、AOF持久化

AOF持久化是通過記錄Redis服務器接收到的所有寫操作命令，并以文本的形式追加到磁盤上的AOF文件中。當Redis重啟時，會通過重新執行AOF文件中的命令來恢復數據。

• Redis默認是沒有開啟AOF持久化的，需要在配置文件中配置：appendonly，改為yes重啟服務就可以了。
• AOF文件有一個膨脹合并的操作，當AOF文件的大小達到閾值的時候就會進行命令壓縮，也就是AOF重寫。
• AOF緩存區會根據寫回策略將緩存區中的命令寫回磁盤AOF文件中。

3.1、AOF持久化的優缺點

（1）優點：

• 更高的數據安全性：AOF持久化可以記錄Redis服務器接收到的所有寫操作命令，因此即使Redis進程意外宕機，也只會丟失最后一次持久化之后的數據，從而保證了數據的可靠性。
• 易于數據恢復：由于AOF文件以文本形式存儲了所有的寫操作命令，因此在數據恢復時，只需要重新執行這些命令即可，恢復過程相對簡單。
• 對Redis性能影響較小：AOF持久化在進行寫操作時，只是簡單地將命令追加到AOF文件中，而不會像RDB持久化那樣需要fork子進程進行數據快照的生成，因此對Redis性能的影響較小。

（2）缺點：

• 文件體積較大：由于AOF文件記錄了所有的寫操作命令，因此隨著時間的推移，AOF文件的體積可能會變得非常大，這可能會占用大量的磁盤空間。
• 恢復速度較慢：在Redis重啟進行數據恢復時，需要逐行執行AOF文件中的命令，這可能會導致恢復速度較慢，特別是在AOF文件體積較大的情況下。
• 可能存在數據不一致的風險：如果AOF文件在寫入過程中發生錯誤或者損壞，可能會導致數據恢復時出現不一致的情況。此外，如果AOF文件的同步策略配置不當，也可能會導致數據丟失。

3.2、實現方式

在 Redis 中 AOF 持久化功能默認是不開啟的，需要我們修改 redis.conf 配置文件中的以下參數：

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appenddirname "appendonlydir"

3.3、寫回策略

寫回策略需要修改配置文件中的appendfsync指令。

appendfsync everysec  // 默認

1. always：同步寫回，每個命令執行完畢后立刻同步回磁盤。這種策略可以確保數據的完整性和安全性，因為即使Redis進程意外宕機，也不會丟失任何數據。但是，由于每次寫操作都需要同步寫回磁盤，會對Redis的性能產生一定的影響，特別是在高并發場景下。
2. everysec：默認值，每隔一秒將緩存區中的命令寫入磁盤AOF文件中。可以在一定程度上平衡數據的安全性和性能。但是，如果Redis進程在某一秒內意外宕機，那么這一秒內的數據將會丟失。
3. no：由操作系統決定什么時候同步到磁盤中，這種策略可以最大化地提高Redis的性能，因為寫回操作完全由操作系統控制，不會受到Redis進程的影響。但是，這也意味著數據的安全性完全依賴于操作系統的寫回策略，如果操作系統出現故障或者宕機，可能會導致數據丟失。

3.4、AOF重寫機制

當AOF文件的大小超過所設置的閾值后，redis就會自動啟動AOF文件的內容壓縮，只保留可以恢復數據的最小指令集。
可以在redis.conf文件中查看閾值：

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

或者手動使用命令來執行重寫機制：bgrewriteaof。

4、混合持久化

混合持久化是Redis 4.0之后新增的一種方式，結合了RDB和AOF的優點。在寫入時，先將當前的數據以RDB的形式寫入文件的開頭，再將后續的操作命令以AOF的格式存入文件。這樣既能保證Redis重啟時的速度，又能降低數據丟失的風險。

在同時開啟RDB和AOF時，Redis重啟的時候只會加載AOF文件，而不會加載RDB文件，AOF文件的優先級比RDB文件的優先級高，只有AOF文件不存在的時候才會讀取RDB文件。

1. RDB做全量持久化。
2. AOF做增量持久化。

4.1、混合模式的優缺點

（1）優點：

• 結合了RDB和AOF的優點：混合持久化結合了RDB持久化的數據緊湊性和AOF持久化的數據安全性，既保證了數據的可靠性，又提高了數據恢復的速度。
• 降低了數據丟失的風險：由于混合持久化結合了AOF持久化，因此即使Redis進程在RDB快照生成之后宕機，也可以通過AOF文件來恢復數據，降低了數據丟失的風險。
• 提高了重啟速度：混合持久化在AOF文件的前半部分包含了RDB格式的全量數據，這使得Redis在重啟時可以先加載RDB快照，快速恢復到宕機前的狀態，然后再通過AOF文件中的增量命令來恢復后續的數據變更，從而提高了重啟速度

（2）缺點：

• AOF文件可讀性變差：由于混合持久化在AOF文件的前半部分添加了RDB格式的全量數據，這使得AOF文件的可讀性變差，不易于閱讀和解析。
• 版本兼容性問題：混合持久化是Redis 4.0之后引入的新特性，因此在使用混合持久化時，需要確保Redis的版本支持混合持久化。如果Redis版本過低，可能無法正確加載混合持久化生成的AOF文件。
• 可能增加持久化文件的復雜性：混合持久化生成的AOF文件既包含了RDB格式的全量數據，又包含了AOF格式的增量命令，這使得AOF文件的結構和內容變得更加復雜。在管理和維護時可能需要更多的注意和操作。