redis缓存机构-持久化详解(二)

2023-11-19

redis缓存机构-持久化详解

1.redis对于生产环境的灾难恢复的意义?

在于故障恢复..

 

2.redis的持久化,RDB,AOF 区别 ,特点是什么? 适合什么场景

1.RDB持久化机制:对redis中的数据执行周期性的持久化(数据快照)

RDB每隔一段时间会生成redis内存中数据的一份完整的快照

2.AOF持久化机制:每条写入命令作为日志,以append-only的模式写入一个日志文件中

redis重启的时候,可以通过回放AOF日志中的写入指令来重新构建整个数据集(只会写一个AOF文件)-缓存数据到一段程度以后,使用缓存淘汰算法(LRU)自动将一部分数据存缓存中清除,

AOF是存放每条写命令的,所有会不断增大,到一段程度后,AOF会做rewrite操作.

AOF rewrite操作,就会基于当时redis缓存的数据,来重新构造一个更小的AOF文件,然后将旧的很大的文件删除掉。

AOF rewrite操作原理解析:

 

3.注意:

如果我们想要redis仅仅作为纯内存的缓存来用,那么可以禁止RDB和AOF所有的持久化机制

通过RDB或AOF,都可以将redis内存中的数据给持久化到磁盘上面来,然后可以将这些数据备份到别的地方去,比如说阿里云,云服务

如果redis挂了,服务器上的内存和磁盘上的数据都丢了,可以从云服务上拷贝回来之前的数据,放到指定的目录中,

然后重新启动redis,redis就会自动根据持久化数据文件中的数据,去恢复内存中的数据,继续对外提供服务

如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制,那么在redis重启的时候,会使用AOF来重新构建数据,因为AOF中的数据更加完整

 

4.RDB和AOF的优缺点

1、RDB持久化机制的优点: (冷备,性能高,快)

(1)RDB会生成多个数据文件,每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据,这种多个数据文件的方式,非常适合做冷备,可以将这种完整的数据文件发送到一些远程的安全存储上去,

比如说Amazon的S3云服务上去,在国内可以是阿里云的ODPS分布式存储上,以预定好的备份策略来定期备份redis中的数据

RDB也可以做冷备,生成多个文件,每个文件都代表了某一个时刻的完整的数据快照

AOF也可以做冷备,只有一个文件,但是你可以,每隔一定时间,去copy一份这个文件出来,

RDB做冷备,优势在哪儿呢?由redis去控制固定时长生成快照文件的事情,比较方便; AOF, 还需要自己写一些脚本去做这个事情,各种定时

RDB数据做冷备,在最坏的情况下,提供数据恢复的时候,速度比AOF快

(2)RDB对redis对外提供的读写服务,影响非常小,可以让redis保持高性能,因为redis主进程只需要fork一个子进程,让子进程执行磁盘IO操作来进行RDB持久化即可

RDB,每次写,都是直接写redis内存,只是在一定的时候,才会将数据写入磁盘中

AOF,每次都是要写文件的,虽然可以快速写入os cache中,但是还是有一定的时间开销的,速度肯定比RDB略慢一些

(3)相对于AOF持久化机制来说,直接基于RDB数据文件来重启和恢复redis进程,更加快速

AOF,存放的指令日志,做数据恢复的时候,其实是要回放和执行所有的指令日志,来恢复出来内存中的所有数据的

RDB,就是一份数据文件,恢复的时候,直接加载到内存中即可

 

2.RDB持久化机制的缺点 (丢失数据大,RDB文件太多影响性能)

(1)如果想要在redis故障时,尽可能少的丢失数据,那么RDB没有AOF好。一般来说,RDB数据快照文件,都是每隔5分钟,或者更长时间生成一次,这个时候就得接受一旦redis进程宕机,那么会丢失最近5分钟的数据

(2)RDB每次在fork(分叉)子进程来执行RDB快照数据文件生成的时候,如果数据文件特别大,可能会导致对客户端提供的服务暂停数毫秒,或者甚至数秒一般不要让RDB的间隔太长,否则每次生成的RDB文件太大了,对redis本身的性能可能会有影响的

最大的缺点:不适合做第一优先恢复数据(也就是会丢失较多的数据)

3.AOF持久化机制的优点

(1)AOF可以更好的保护数据不丢失,一般AOF会每隔1秒,通过一个后台线程执行一次fsync操作,最多丢失1秒钟的数据每隔1秒,就执行一次fsync操作,保证os cache中的数据写入磁盘中

(2)AOF日志文件以append-only模式写入,所以没有任何磁盘寻址的开销,写入性能非常高,而且文件不容易破损,即使文件尾部破损,也很容易修复

(3)AOF日志文件即使过大的时候,出现后台重写操作,也不会影响客户端的读写。因为在rewrite log(另外的线程执行rewirte)的时候,会对其中的指导进行压缩,创建出一份需要恢复数据的最小日志出来。再创建新日志文件的时候,老的日志文件还是照常写入。当新的merge后的日志文件ready的时候,再交换新老日志文件即可

(4)AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录,这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据,只要这个时候后台rewrite还没有发生,那么就可以立即拷贝AOF文件,将最后一条flushall命令给删了,然后再将该AOF文件放回去,就可以通过恢复机制,自动恢复所有数据

 

4、AOF持久化机制的缺点

(1)对于同一份数据来说,AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大

(2)AOF开启后,支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低,因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件,当然,每秒一次fsync,性能也还是很高的如果你要保证一条数据都不丢,也是可以的,AOF的fsync设置成没写入一条数据,fsync(同步)一次,那就完蛋了,redis的QPS大降

3)唯一的比较大的缺点,其实就是做数据恢复的时候,会比较慢,还有做冷备,定期的备份,不太方便,可能要自己手写复杂的脚本去做,做冷备不太合适

 

3.redis企业级持久化方案是什么? 是用来跟哪些企业级的场景结合起来使用的???

(1)不要仅仅使用RDB,因为那样会导致你丢失很多数据

(2)也不要仅仅使用AOF,因为那样有两个问题,第一,你通过AOF做冷备,没有RDB做冷备,来的恢复速度更快; 第二,RDB每次简单粗暴生成数据快照,更加健壮,可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug

(3)综合使用AOF和RDB两种持久化机制,用AOF来保证数据不丢失,作为数据恢复的第一选择; 用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,还可以使用RDB来进行快速的数据恢复

 

RDB持久化实战

4.如何配置RDB持久化机制

redis.conf文件,也就是/etc/redis/6379.conf,去配置持久化

save 60 1000

每隔60s,如果有超过1000个key发生了变更,那么就生成一个新的dump.rdb文件,就是当前redis内存中完整的数据快照,这个操作也被称之为snapshotting,快照

也可以手动调用save或者bgsave命令,同步或异步执行rdb快照生成

save可以设置多个,就是多个snapshotting检查点,每到一个检查点,就会去check一下,是否有指定的key数量发生了变更,如果有,就生成一个新的dump.rdb文件

5.RDB持久化机制的流程

(1)redis根据配置自己尝试去生成rdb快照文件

(2)fork一个子进程出来

(3)子进程尝试将数据dump到临时的rdb快照文件中

(4)完成rdb快照文件的生成之后,就替换之前的旧的快照文件

dump.rdb,每次生成一个新的快照,都会覆盖之前的老快照

RDB默认是打开的:(默认如下配置)

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

6、基于RDB持久化机制的数据恢复实验

(1)在redis中保存几条数据,立即停掉redis进程,然后重启redis,看看刚才插入的数据还在不在

数据还在,为什么?

带出来一个知识点,通过redis-cli SHUTDOWN这种方式去停掉redis,其实是一种安全退出的模式,redis在退出的时候会将内存中的数据立即生成一份完整的rdb快照

/var/redis/6379/dump.rdb

(2)在redis中再保存几条新的数据,用kill -9粗暴杀死redis进程,模拟redis故障异常退出,导致内存数据丢失的场景

这次就发现,redis进程异常被杀掉,数据没有进dump文件,几条最新的数据就丢失了

(2)手动设置一个save检查点,save 5 1

(3)写入几条数据,等待5秒钟,会发现自动进行了一次dump rdb快照,在dump.rdb中发现了数据

(4)异常停掉redis进程,再重新启动redis,看刚才插入的数据还在

 

AOF持久化实战

7.AOF持久化机制的配置

1.AOF持久化,默认是关闭的,默认打开的RDB持久化.

appendonly yes : 可以打开AOF持久化机制.

AOF持久化机制打开后,redis每次接收到一条写命令,就会写入日志文件中,

首先写入os cache中,每隔一段时间再去 fsync(同步一下)

而且即使AOF和RDB都开启,redis重启后,默认优先通过AOF进行数据恢复

配置AOF会生成appendonly.aof文件

配置AOF的fsync策略:

一种是每次写入一条数据就执行一次fsync(性能非常差)

appendfsync always

一种是每隔一秒执行一次fsync(默认策略,常用,性能高)

appendfsync everysec

一种是不主动执行fsync(仅仅将数据写入os cache)

appendfsync no

8.AOF rewrite

执行rewrite操作的背景:

redis中的数据其实有限的,很多数据可能会自动过期,可能会被用户删除,可能会被redis用缓存清除的算法清理掉。

redis中的数据会不断淘汰掉旧的,就一部分常用的数据会被自动保留在redis内存中

所以可能很多之前的已经被清理掉的数据,对应的写日志还停留在AOF中,AOF日志文件就一个,会不断的膨胀,到很大很大

 

所以AOF会自动在后台每隔一定时间做rewrite操作,比如日志里已经存放了针对100w数据的写日志了; redis内存只剩下10万; 基于内存中当前的10万数据构建一套最新的日志,到AOF中; 覆盖之前的老日志; 确保AOF日志文件不会过大,保持跟redis内存数据量一致

 

3.配置rewrite策略

在redis.conf中,(默认)

auto-aof-rewrite-percentage 100

auto-aof-rewrite-min-size 64mb

rewirte执行过程:

(1)redis fork一个子进程

(2)子进程基于当前内存中的数据,构建日志,开始往一个新的临时的AOF文件中写入日志

(3)redis主进程,接收到client新的写操作之后,在内存中写入日志,同时新的日志也继续写入旧的AOF文件

(4)子进程写完新的日志文件之后,redis主进程将内存中的新日志再次追加到新的AOF文件中

(5)用新的日志文件替换掉旧的日志文件

 

 

9.AOF破损文件的修复

如果redis在append数据到AOF文件时,机器宕机了,可能会导致AOF文件破损

用redis-check-aof --fix命令来修复破损的AOF文件

 

10.AOF和RDB同时工作

(1)如果RDB在执行snapshotting操作,那么redis不会执行AOF rewrite; 如果redis再执行AOF rewrite,那么就不会执行RDB snapshotting

(2)如果RDB在执行snapshotting,此时用户执行BGREWRITEAOF命令,那么等RDB快照生成之后,才会去执行AOF rewrite

(3)同时有RDB snapshot文件和AOF日志文件,那么redis重启的时候,会优先使用AOF进行数据恢复,因为其中的日志更完整

 

企业级的数据备份和各种灾难下的数据恢复

根据实际业务(配置数据持久化):

save 60 10000:如果你希望尽可能确保说,RDB最多丢1分钟的数据,那么尽量就是每隔1分钟都生成一个快照,低峰期,数据量很少,也没必要

AOF一定要打开,fsync,everysec

rewrite策略配置

auto-aof-rewrite-percentage 100: 就是当前AOF大小膨胀到超过上次100%,上次的两倍

auto-aof-rewrite-min-size 64mb: 根据你的数据量来定,16mb,32mb

 

1.数据备份方案--RDB非常适合做冷备份

(1)写crontab(定时任务)定时调度脚本去做数据备份

(2)每小时都copy一份rdb的备份,到一个目录中去,仅仅保留最近48小时的备份

(3)每天都保留一份当日的rdb的备份,到一个目录中去,仅仅保留最近1个月的备份

(4)每次copy备份的时候,都把太旧的备份给删了

(5)每天晚上将当前服务器上所有的数据备份,发送一份到远程的云服务上去

 

实战脚本:

1.每小时copy一次备份,删除48小时前的数据

 
#!/bin/sh 


cur_date=`date +%Y%m%d%k` //定义一个变量(以小时级做目录)
rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
mkdir /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
cp /var/redis/6379/dump.rdb /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date


del_date=`date -d -48hour +%Y%m%d%k` //获取48小时前的目录名称
rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$del_date //删除

chmod 777 设置权限。

执行

crontab -e

加一个定时器

0 * * * * sh /usr/local/redis/copy/redis_rdb_copy_daily.sh

 

2.每天copy一次备份

#!/bin/sh 


cur_date=`date +%Y%m%d`
rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
mkdir /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date
cp /var/redis/6379/dump.rdb /usr/local/redis/snapshotting/$cur_date


del_date=`date -d -1month +%Y%m%d`
rm -rf /usr/local/redis/snapshotting/$del_date

执行

crontab -e

加定时

0 0 * * * sh /usr/local/redis/copy/redis_rdb_copy_daily.sh

3.每天一次将所有数据上传一次到远程的云服务器上去 (如阿里云ODPS)

 

数据恢复方案

(1)如果是redis进程挂掉,那么重启redis进程即可,直接基于AOF日志文件恢复数据.

(2)如果是redis进程所在机器挂掉,那么重启机器后,尝试重启redis进程,尝试直接基于AOF日志文件进行数据恢复

(3)如果redis当前最新的AOF和RDB文件出现了丢失/损坏,那么可以尝试基于该机器上当前的某个最新的RDB数据副本进行数据恢复

(4)如果当前机器上的所有RDB文件全部损坏,那么从远程的云服务上拉取最新的RDB快照回来恢复数据

(5)如果是发现有重大的数据错误,比如某个小时上线的程序一下子将数据全部污染了,数据全错了,那么可以选择某个更早的时间点,对数据进行恢复

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