Redis篇 - 5. redis 持久化之 RDB & AOF

qiqizhiyun 2019-11-17

Redis 持久化实现方式


  • 快照
    对数据某一时间点的完整备份。例如Linux 快照备份、Redis RDB、MySQL Dump。
  • 日志
    将数据的所有操作都记录到日志中,需要恢复时,将日志重新执行一次。MySQL biglog、Redis AOF。
RDB

什么是 RDB

将redis内存中的数据,完整的生成一个快照,以.rdb结尾的文件保存在硬盘上,当需要恢复时,再从文件加载到内存中。

RDB 三种触发方式
  • save命令触发(同步)
[vagrant@tmwy ~]$ redis-cli
127.0.0.1:6379> save
OK

save执行时,会造成Redis的阻塞。所有数据操作命令都要排队等待它完成。
文件策略:新生成一个新的临时文件,当save执行完后,用新的替换老的。

  • bgsave命令触发(异步)
[vagrant@tmwy ~]$ redis-cli
127.0.0.1:6379> bgsave
Background saving started

客户端对Redis服务器下达bgsave命令时,Redis会fork出一个子进程进行rdb文件的生成。当文件生成完毕后,子进程再反馈给主进程。fork子进程时也会阻塞,不过正常情况下fork过程都非常快的。
文件策略:与save命令相同。

  • 配置文件配置规则自动触发
配置secondschanges作用
save9001900秒内改变1条数据、自动生成rdb文件
save30010300秒内改变10条数据、自动生成rdb文件
save601000060秒内改变10000条数据、自动生成rdb文件

PS: 这三种规则都不建议使用。

RDB 自动规则配置

# 配置自动生成规则。一般不建议配置自动生成rdb文件
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
# 指定rdb文件名
dbfilename dump-${port}.rdb
# 指定rdb文件目录
dir /opt/redis/data
# bgsave发生错误,停止写入
stop-writes-on-bgsave-error yes
# rdb文件采用压缩格式
rdbcompression yes
# 对rdb文件进行校验
rdbchecksum yes
RDB 不容忽略的触发方式

  • 全量复制
    主从复制时,主会自动生成rdb文件(主从就是依据rdb文件进行数据同步)。
  • debug reload
    redis提供了debug级的重启,不清空内存的一种重启方式,也会生成rdb文件。
  • shutdown
    关闭redis会触发rdb文件生成。
RDB 存在的问题

  • 耗时、耗内存、耗IO性能
    将内存中的数据全部dump到硬盘当中,耗时。bgsave的方式fork()子进程耗额外内存。大量的硬盘读写耗费IO性能。
  • 不可控、丢失数据
    宕机时,上次快照之后写入的内存数据,将会丢失。
RDB 总结

  • RDB是Redis内存到硬盘的快照,用于持久化。
  • save通常会阻塞redis。
  • bgsave通常不会阻塞redis,但是会fork新进程。
  • save自动配置满足任一就会被执行。
  • 耗时、耗内存、耗IO性能
  • 不可控、丢失数据
AOF

什么是 AOF

就是写日志,每次执行Redis写命令,让命令同时记录日志(以.aof结尾的日志文件)。Redis宕机时,只要进行日志回放就可以恢复数据。

AOF 三种策略

首先redis执行写命令将命令刷新到硬盘缓冲区中

  • always
    总是让缓冲区文件刷新到硬盘(即使性)。
  • everysec(推荐)
    每秒刷新一次缓冲区同步硬盘数据。
    对比always,在高写入量的情况下,可以保护硬盘。出故障时会丢失一秒数据
  • no
    刷新策略让系统决定(不可控)。
  • 三种策略对比
命令优点缺点
always不丢失数据IO开销大,一般的sata盘只有几百TPS
everysec只丢一秒数据丢了一秒数据
no系统决定不可控,不知道什么时候刷盘,也不知道会丢失多少数据

通常使用everysec策略,这也是AOF的默认策略。

AOF 重写

AOF重写就是把过期的、没用的、重复的以及可优化的命令,进行化简。只取最终有价值的结果。虽然写入操作很频繁,但系统定义的key的量是相对有限的。
AOF重写可以大大压缩最终日志文件的大小。从而减少磁盘占用量,加快数据恢复速度。比如我们有个计数的服务,有很多自增的操作,比如有一个key自增到1个亿,对AOF文件来说就是一亿次incr。AOF重写就只用记1条记录。

AOF 重写两种方式

  • bgrewriteaof 命令触发AOF重写
    redis客户端向Redis发bgrewriteaof命令,redis服务端fork一个子进程去完成AOF重写。这里的AOF重写,是将Redis内存中的数据进行一次回溯,回溯成AOF文件。而不是重写AOF文件生成新的AOF文件去替换。
  • AOF 重写配置

    • auto-aof-rewrite-min-size:AOF文件重写需要的尺寸
    • auto-aof-rewrite-percentage:AOF文件增长
    • aof_current_size:统计AOF当前尺寸(单位:字节)
    • aof_base_size:AOF上次启动和重写的尺寸(单位:字节)
  • AOF自动重写的触发时机,需同时满足以下两点:

    • aof_current_size > auto-aof-rewrite-min-size
    • aof_current_size - aof_base_size/aof_base_size > auto-aof-rewrite-percentage
AOF 重写配置

# 开启正常AOF的append刷盘操作
appendonly yes
# AOF文件名
appendfilename "appendonly-${port}.aof"
# 每秒刷盘
appendfsync everysec
# 文件目录
dir /opt/redis/data
# AOF重写增长率
auto-aof-rewrite-percentage 100
# AOF重写最小尺寸
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
# AOF重写期间是否暂停append操作。AOF重写非常消耗磁盘性能,而正常的AOF过程中也会往磁盘刷数据。
# 通常偏向考虑性能,设为yes。万一重写失败了,这期间正常AOF的数据会丢失,因为我们选择了重写期间放弃了正常AOF刷盘。
no-appendfsync-on-rewrite yes
RDB & AOF

RDB 对比 AOF

命令RDBAOF说明
启动优先级RDB和AOF都开启的情况下,Redis重启后,选择AOF进行恢复。大部分情况下它保存了比RDB更新的数据
体积RDB二进制模式存储,而且做了压缩。AOF虽然有AOF重写,但是体积相对还是大很多,毕竟它是记日志形式
恢复速度RDB体积小,恢复速度快。AOF体积大,恢复速度慢
数据安全丢数据根据策略决定RDB丢上次快照后的数据,AOF根据always、everysec、no策略决定是否丢数据
轻重AOF是追加日志,所以比较轻的操作。而RDB是CPU密集型操作,对磁盘,以及fork时对内存的消耗都比较大
RDB 最佳策略

  • 建议关闭RDB
    无论是Redis主节点,还是从节点,都建议关掉RDB。但是关掉不是绝对的,主从复制时还是会借助RDB。
  • 用作数据备份
    RDB虽然是很重的操作,但是对数据备份很有作用。文件大小比较小,可以按天或按小时进行数据备份。
  • 主从,从开?
    在极个别的场景下,需要在从节点开RDB,可以再本地保存这样子的一个历史的RDB文件。虽然从节点不进行读写,但是Redis往往单机多部署,由于RDB是个很重的操作,所以还是会对CPU、硬盘和内存造成一定影响。根据实际需求进行设定。
AOF 最佳策略

  • 建议开启AOF
    如果Redis数据只是用作数据源的缓存,并且缓存丢失后从数据源重新加载不会对数据源造成太大压力,这种情况下。AOF可以关。
  • AOF重写集中管理
    单机多部署情况下,发生大量fork可能会内存爆满。
  • everysec
    建议采用每秒刷盘策略
最佳策略

  • 小分片
    使用maxmemary对Redis最大内存进行规划。
  • 缓存和存储
    根据缓存和存储的特性来决定使用哪种策略
  • 监控(硬盘、内存、负载、网络)
  • 足够的内存
    不要把就机器全部的内存规划给Redis。不然会出很多问题。像客户端缓冲区等,不受maxmemary限制。规划不当可能会产生SWAP、OOM等问题。
开发运维常见问题

fork 操作

fork是一个同步操作。执行bgsave和bgrewriteaof时都会执行fork操作

  • 改善fork

    • 优先使用物理机或者其他能高效支持fork操作的虚拟化技术;
    • 控制Redis实例最大可用内存maxmemary;
      fork操作只是执行内存页的拷贝,大部分情况速度是比较快的。redis内存越大,内存页越大。可以使用maxmemary规划redis内存,避免fork过慢。
    • 合理配置Linux内存分配策略:vm.overcommit_memory=1
      fork时如果内存不够,会阻塞。Linux的vm.overcommit_memory默认为0,不会分配额外内存
子进程开销和优化

bgsave和bgrewriteaof会进行fork操作产生子进程。

  • CPU

    • 开销:RDB和AOF文件生成属于CPU密集型;
    • 优化:不做CPU绑定,不和CPU密集型应用部署在一起;
  • 内存

    • 开销:fork内存开销
    • 优化:echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
  • 硬盘

    • 开销:AOF和RDB文件写入,可以结合iostat和iotao分析
    • 优化:

      • 不要和高硬盘负载服务部署在一起:存储服务、消息队列;
      • no-appendfsync-on-rewrite=yes;
      • 根据写入量决定磁盘类型:例如sdd;
      • 单机多实例持久化文件目录可以考虑分盘;
AOF 追加阻塞

AOF阻塞定位

  • redis日志
Asynchronous AOF fsync is taking to long(disk is busy?). Writing the AOF 
buffer whitout waiting for fsync to complete, this may slow down Redis
  • info persistence
    可以查看上述日志发生的次数:
127.0.0.1:6379> info persistence
......
......
aof_delayed_fsync: 100
......
......

改善方式

同子进程的硬盘优化

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DiamondTao / 0评论 2020-08-30