Redis 持久化有哪几种方式，怎么选？

一、概述

Redis提供了三种的持久化策略：RDB持久化、AOF持久化和混合持久化。

graph TB
A(数据持久化策略) ---> B(RDB快照持久化)
A(数据持久化策略) ---> C(AOF日志持久化)
A(数据持久化策略) ---> D(混合持久化)


style B fill:#f67b6d,stroke:#f67b6d,stroke-width:2px
style C fill:#ffb025,stroke:#ffb025,stroke-width:2px
style D fill:#ffe340,stroke:#ffe340,stroke-width:2px

二、 RDB快照持久化

RDB持久化是通过创建数据集的时间点快照来实现的。Redis可以配置为在n秒内如果超过m个key被修改就自动做一次快照。

Redis的RDB快照持久化策略，将内存中的数据周期性地保存到磁盘上的二进制文件中。

这种方式适用于==数据量较大且对数据完整性要求不高==的场景。

2.1 Redis RDB快照持久化的流程

1、 触发快照持久化：Redis支持两种触发快照持久化的方式：

• 手动触发：通过执行SAVE或BGSAVE命令可以手动触发快照持久化。SAVE命令会阻塞Redis服务器，直到快照生成完毕。BGSAVE命令会派生一个子进程来生成快照，Redis服务器可以继续处理其他命令。

• 自动触发：Redis可以配置自动触发快照持久化的条件，例如设置一个时间间隔或者当指定数量的写操作执行后触发。

2、 创建RDB文件：当快照持久化被触发时，Redis会将当前的数据集写入一个新的RDB文件中。这个文件是一个二进制文件，包含了Redis数据的完整快照。

3、 写入RDB文件：Redis将内存中的数据按照一定的格式写入RDB文件。这个过程是通过遍历Redis的数据库和键值对来完成的。

4、 完成持久化：当RDB文件写入完毕后，Redis会向该文件添加一个统一的文件尾（EOF），表示快照持久化的完成。

5、 替换原有RDB文件（可选）：在某些情况下，Redis可以选择替换原有的RDB文件。例如，当执行BGSAVE命令时，Redis会先创建一个新的RDB文件，然后将其重命名为原有的RDB文件，以确保原有的RDB文件一直是可用的。

2.2 Redis RDB快照持久化的流程图

sequenceDiagram
    participant 客户端
    participant Redis 服务器
    participant 子进程

    客户端->>Redis 服务器: 执行 SAVE / BGSAVE 命令
    Redis 服务器->>Redis 服务器: 开始 RDB 快照
    Redis 服务器-->>子进程: 创建子进程 (BGSAVE)
    子进程->>Redis 服务器: 执行 RDB 快照
    Redis 服务器->>Redis 服务器: 写入 RDB 文件
    Redis 服务器-->>子进程: 完成 RDB 快照
    Redis 服务器->>Redis 服务器: 向 RDB 文件添加 EOF
    Redis 服务器-->>Redis 服务器: RDB 快照完成
    Redis 服务器->>Redis 服务器: 替换原有 RDB 文件（可选）
    Redis 服务器-->>客户端: 响应

2.3 注意

==Redis RDB快照持久化是一种全量持久化方式==，即将整个数据集保存到磁盘上。

相比于AOF（Append-Only File）持久化方式，RDB快照持久化在恢复大数据集时速度更快，但可能会丢失最后一次快照之后的数据修改。

另外，为了提高持久化的效率和避免对主线程的阻塞，Redis还使用了写时复制（Copy-on-write）机制，即在执行BGSAVE命令时，Redis会创建一个子进程来处理持久化操作，而主进程则继续处理客户端的请求。这样可以减少对Redis性能的影响。

三、AOF日志持久化

AOF持久化记录了服务器接收到的所有写命令，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。Redis可以配置为每次接收到写命令就立即写入磁盘，或者每秒写入一次，或者在队列命令的数量达到一定数量时写入。

Redis的AOF日志持久化策略，它将所有对Redis的写操作追加到一个日志文件中。通过重新执行这些写操作，可以==在Redis启动时将数据恢复到最新状态==。

AOF日志相对于RDB快照具有更高的数据完整性，但也会增加写入操作的延迟。

3.1 AOF日志持久化的流程

1、 AOF持久化方式选择：在Redis的配置文件中，可以选择AOF持久化的方式，包括禁用AOF持久化、每秒钟同步一次AOF文件（always）、每次写操作都同步AOF文件（everysec）和按需同步AOF文件（no）。

2、 写入AOF缓冲区：当执行写操作时，Redis会将该写操作以协议的形式追加到AOF缓冲区中，而不是直接写入磁盘。AOF缓冲区是一个内存缓冲区，用于临时存储待持久化的写操作。

3、 AOF缓冲区同步到磁盘：根据AOF持久化方式的配置，Redis会定期或根据条件将AOF缓冲区中的内容同步到AOF文件中。具体的同步方式有三种：

• always：每个写操作都同步到磁盘，效果最安全但性能较低。

• everysec：每秒钟将AOF缓冲区的内容同步到磁盘，提供了较好的性能和持久化保证。

• no：Redis将AOF缓冲区的内容交给操作系统处理，由操作系统决定何时将数据同步到磁盘，性能最高但持久化能力较弱。

在同步AOF缓冲区到磁盘时，Redis使用类似于fsync()或fdatasync()的系统调用来确保数据被写入磁盘。

4、 AOF重写（可选）：为了避免AOF文件过大影响性能，Redis提供了AOF重写机制。AOF重写是将现有的AOF文件转换为一个更紧凑和优化的格式，删除了冗余的命令和操作。AOF重写是一个耗时的操作，但它可以帮助减小AOF文件的大小并提高加载AOF文件的速度。

5、 AOF文件加载：当Redis启动时，可以选择加载AOF文件来恢复数据。Redis会将AOF文件中的写操作逐个重放，从而还原数据集的状态。

3.2 AOF日志持久化的流程图

sequenceDiagram
    participant Redis 服务器
    participant 客户端
    participant 操作系统

    客户端->>Redis 服务器: 执行写操作
    Redis 服务器->>Redis 服务器: 将写操作追加到AOF缓冲区
    Redis 服务器-->>操作系统: 请求将AOF缓冲区同步到磁盘
    操作系统->>Redis 服务器: 将AOF缓冲区同步到AOF文件
    Redis 服务器-->>客户端: 响应写操作结果

    Note over Redis 服务器,操作系统: 定期或根据条件同步AOF缓冲区到磁盘

    alt AOF持久化方式为always
        操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已写入磁盘
    else AOF持久化方式为everysec
        操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已写入磁盘 (每秒同步)
    else AOF持久化方式为no
        操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已接收
    end

    Note over Redis 服务器: 数据持久化完成

    alt AOF重写被触发
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 启动AOF重写
        Redis 服务器-->>操作系统: 读取现有AOF文件
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 生成优化的AOF文件
        Redis 服务器-->>操作系统: 写入新的AOF文件
    end

    Note over Redis 服务器: AOF持久化完成

    alt Redis启动时加载AOF文件
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 读取AOF文件
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 重放写操作
    end

3.3 注意

AOF持久化方式相对于RDB快照持久化来说，提供了更好的数据恢复能力，因为AOF文件包含了每个写操作的详细记录。

然而，相比于RDB快照持久化，AOF持久化在写入性能方面可能会有一些损失，因为每个写操作都需要被追加到AOF缓冲区和写入磁盘。

四、 混合持久化

为了==兼顾RDB快照和AOF日志的优点==，Redis还提供了混合持久化策略。

在这种策略下，可以同时启用RDB快照和AOF日志，以实现更好的数据保护和恢复能力。

4.1 Redis混合持久化的流程

1、 初始化恢复：当Redis启动时，会优先尝试加载AOF文件来进行数据恢复。如果AOF文件不存在或加载失败，则尝试加载RDB文件进行数据恢复。

2、 写入操作处理：

• 写入操作执行：当执行写操作时，Redis会将该操作同时应用于内存数据集和AOF缓冲区。

• AOF缓冲区同步：根据AOF持久化的配置方式，Redis会定期或根据条件将AOF缓冲区中的内容同步到AOF文件中。

• RDB快照持久化：根据RDB持久化的配置方式，Redis会定期或根据条件执行RDB快照持久化，将内存数据集保存到磁盘上的RDB文件中。

3、 AOF重写：为了避免AOF文件过大影响性能，Redis提供了AOF重写机制。AOF重写是将现有的AOF文件转换为一个更紧凑和优化的格式，删除了冗余的命令和操作。AOF重写操作会创建一个新的AOF文件。

4、 AOF文件加载：当Redis启动时，可以选择加载AOF文件来恢复数据。如果AOF文件存在且加载成功，则会忽略RDB文件的加载，直接从AOF文件中重放写操作以还原数据集的状态。

4.2 Redis混合持久化的流程图

sequenceDiagram
    participant Redis 服务器
    participant 客户端
    participant 操作系统

    Note over Redis 服务器: 启动初始化

    alt 尝试加载AOF文件
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 加载AOF文件
        alt AOF文件加载成功
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 重放AOF文件中的写操作
        else AOF文件加载失败
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 尝试加载RDB文件
            alt RDB文件加载成功
                Redis 服务器->>Redis 服务器: 恢复RDB文件中的数据
            else RDB文件加载失败
                Redis 服务器->>Redis 服务器: 数据库为空
            end
        end
    else 尝试加载RDB文件
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 加载RDB文件
        alt RDB文件加载成功
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 恢复RDB文件中的数据
        else RDB文件加载失败
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 数据库为空
        end
    end

    loop 持续写入操作
        客户端->>Redis 服务器: 执行写操作
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 将写操作应用于内存数据集
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 将写操作追加到AOF缓冲区
        Redis 服务器-->>操作系统: 请求将AOF缓冲区同步到磁盘
        Redis 服务器-->>客户端: 响应写操作结果
        Note over Redis 服务器,操作系统: 定期或根据条件同步AOF缓冲区到磁盘
        alt AOF持久化方式为always
            操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已写入磁盘
        else AOF持久化方式为everysec
            操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已写入磁盘 (每秒同步)
        else AOF持久化方式为no
            操作系统-->>Redis 服务器: 确认数据已接收
        end
        alt RDB持久化触发条件满足
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 执行RDB快照持久化
            Redis 服务器-->>操作系统: 保存内存数据集到RDB文件
        end
        alt AOF重写触发条件满足
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 启动AOF重写
            Redis 服务器-->>操作系统: 读取现有AOF文件
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 生成优化的AOF文件
            Redis 服务器-->>操作系统: 写入新的AOF文件
        end
    end

    Note over Redis 服务器: 持久化完成

    Note over Redis 服务器: Redis关闭时，可以选择加载AOF文件来恢复数据

    alt AOF文件存在且加载成功
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 重放AOF文件中的写操作
    else AOF文件不存在或加载失败
        Redis 服务器->>Redis 服务器: 尝试加载RDB文件
        alt RDB文件加载成功
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 恢复RDB文件中的数据
        else RDB文件加载失败
            Redis 服务器->>Redis 服务器: 数据库为空
        end
    end

4.3 注意

Redis混合持久化结合了RDB快照持久化和AOF日志持久化的优势。

RDB快照持久化提供了紧凑的数据表示和快速恢复的能力，适用于大规模的数据恢复。

而AOF日志持久化记录了每个写操作的详细日志，提供了更好的数据恢复精度和故障恢复能力。

通过混合持久化，可以在性能和数据安全之间找到一个平衡点，满足应用的需求。

五、redis几种持久化策略怎么选择？

选择适合的持久化策略取决于应用的需求和特定场景的要求。一般取决于对数据安全性、恢复能力和性能的需求。

graph LR
A(选择持久化策略的注意事项) --> B(数据安全性)
A(选择持久化策略的注意事项) --> C(性能)
A(选择持久化策略的注意事项) --> D(恢复能力)

style B fill:#FFC0CB,stroke:#FFC0CB,stroke-width:2px
style C fill:#00FFFF,stroke:#00FFFF,stroke-width:2px
style D fill:#98FB98,stroke:#98FB98,stroke-width:2px

下面是每种持久化策略的特点和适用场景。

RDB快照持久化

1、 特点：RDB快照持久化将Redis的内存数据集以二进制格式保存到磁盘上的RDB文件中。它是一种全量持久化方式，适用于定期备份和恢复数据集。

2、 适用场景：

• 数据备份：当需要将Redis数据集定期备份到磁盘上时，RDB快照持久化是一个好的选择。

• 数据恢复速度要求较高：RDB快照持久化可以快速将整个数据集从磁盘加载到内存，恢复速度较快。

AOF日志持久化

1、 特点：AOF日志持久化记录了每个写操作的详细日志，以追加的方式写入AOF文件中。它是一种增量持久化方式，适用于保证数据完整性和故障恢复。

2、 适用场景：

• 数据完整性要求高：AOF日志持久化以追加方式记录每个写操作，可以提供更精确的数据恢复能力，适用于对数据完整性要求较高的场景。

• 故障恢复能力要求高：AOF日志持久化允许在Redis重新启动时重放AOF文件中的写操作，可以更可靠地恢复数据。

混合持久化

1、 特点：混合持久化结合了RDB快照持久化和AOF日志持久化的优点，提供了更好的数据恢复能力和性能。

2、 适用场景：

• 数据安全和性能需求兼顾：混合持久化可以在数据安全和性能之间找到一个平衡点，结合了RDB快照和AOF日志的优势。

• 高可用性要求：通过同时使用RDB快照和AOF日志，可以提供更好的故障恢复和数据保护能力。