【Redis从入门到进阶】第 8 讲：Redis 持久化之 —— AOF

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本文已收录于专栏 🍅《Redis从入门到进阶》🍅

专栏前言

本专栏开启，目的在于帮助大家更好的掌握学习Redis，同时也是为了记录我自己学习Redis的过程，将会从基础的数据类型开始记录，直到一些更多的应用，如缓存击穿还有分布式锁等。希望大家有问题也可以一起沟通，欢迎一起学习，对于专栏内容有错还望您可以及时指点，非常感谢大家 🌹。

1. Redis 的持久化

Redis的数据大家都知道是存储在内存中的，这也是它访问速度快的原因，但内存都有一个致命的缺点，如果不小心咔擦一下断电或者关机重启，那么内存当中的数据就全没了，Redis显然也逃不掉。
Redis的官方显然为了解决这个问题准备了方案，那就是进行持久化，将数据备份到硬盘当中，当重启的时候再从硬盘中获取数据，而官方提供有两种方案可选，一种是AOF，另一种叫RDB，两种方法各有优劣，具体的选择还得看应用场景。

2. AOF

AOF全程叫做 Append Only File(追加文件)，Redis中每一个写的命令都会被它记录在AOF文件中，可以看做是一个命令日志文件，注意读的指令不会记录，因为对数据持久化没有意义。每当Redis重启后，就可以读取AOF文件的操作指令并执行，以此来达到恢复数据的目的

3.AOF的开启

在Redis内 AOF模式是默认不开启的，我们需要去redis.config中修改参数将其开启:
【Redis从入门到进阶】第 8 讲：Redis 持久化之 —— AOF
当我们的AOP开启后，指令就会默认存储到这个appendonly.aof的文件中。当然从前面的流程图可以看出
我们的Redis是先执行命令，再将命令写入AOF文件中的。这样有什么好处呢？

1 . 避免额外检查开销
因为我们是先执行命令后写日志，这样错误的命令就不会被写入到日志中，也就节省了语法检查的开销。
2 .不阻塞执行命令
写磁盘文件是一个比较耗时的操作，如果都先写入磁盘再执行命令，那么大量的命令就会被阻塞住，影响效率。而先执行命令再写，就可以异步来进行写操作，不会影响Redis的执行效率。

而Redis也确实是如此做的，我们的指令会先以某种特定的协议格式（RESP协议，Redis客户端和服务器交互的协议）写入到服务器的aof_buf缓冲区当中，而AOF会根据某种策略把缓冲区中的指令同步向磁盘。

当然上述操作也并不是没有弊端，它存在以下缺点：

1. 数据丢失风险
  因为是先执行指令，再写入缓冲区，显然如果Redis还没来得及写入磁盘服务器就宕机了，那么这个数据就会丢失了。
1. 阻塞下一条指令
  假设第一条指令进来，先执行，执行完毕后再将指令写入磁盘的话，如果服务器I/O特别大，此时写入磁盘特别慢，那这时候再来第二条指令就会被阻塞住了。因为这两种操作都是主线程来进行的。

4.写回策略的选择

这时有一个问题我们必须思考，究竟什么时候把缓冲区的指令同步到磁盘上呢？如果太频繁，大量的I/O会影响服务器性能，如果同步太晚，服务器宕机又怕丢失大量的数据，所以Redis提供了三个等级的写回策略供我们选择，分别是——always、everysec、no。

写回策略	同步频率	优点	缺点
always	每个指令同步写入	可靠性高，不易丢失数据	性能开销大
everysec	每秒同步一次	性能适中	宕机时会丢失1s内的数据
no	让操作系统来决定何时同步	性能高	宕机时丢失数据多，不可控

Redis默认采用的是everysec这种方案。三者同步的实现，就是在底层调用一个名叫fsync()函数的时间，always 同步执行，everysec 异步执行，no永不执行。

5. AOF文件重写

AOF是一个文件，那么随着指令执行的越来越多，文件存储的东西也越来越多，文件就会变得很大。当文件过大时肯定会带来各种各样的问题，最主要的肯定是影响性能，我们Redis重启时，如果文件太大，读取的速度就会特别慢。
所以Redis为我们提供了 AOF重写机制。 当文件的大小超过某个阈值时，就会触发重写机制，或者手动调用bgrewriteaof命令触发，来压缩 AOF 文件。那么它重写的依据是什么呢？
我们都知道Redis是一个key-value的键值型数据库，假设我们下面这些指令

set name zhangsan
set name lisi
set name wangwu

那么Redis只会存储最后一条指令：

set name wangwu

因为我们只需要关心Redis最终的效果，对于历史记录都会被覆盖，所以我们无需去记载。还有一些操作我们也可以进行合并起来，比如下面：

set num 123
set name jack
set num 666

可以合并为一条指令来执行，用最少的指令达到相同的效果

mset name jack num 666

还有一点需要注意的是，在重写时我们会拷贝一份AOF文件来进行重写，这样如果重写过程中失败了，也不会对原AOF文件造成污染，重写成功后直接覆盖原AOF文件即可。

6. 后台重写

当触发重写时，AOF文件已经较大了，对所有数据重写这一个操作是非常非常耗时的，如果直接在主进程中进行，那么就会导致此时Redis无法去执行新到来的命令，所以我们重写AOF的过程是由后台子进程来完成的。
这样操作有两个好处：

1. 子进行重写AOF，主进程可以继续执行指令，避免主线程阻塞。
1. 子进程带有主进程的数据副本，使用子进程而非线程，可以避免在不需要加锁的情况下，保证数据的安全性。

有一个需要注意的问题就是，子进程在重写时，主线程仍然在接收新的指令，会对Redis数据库进行修改，从而可能会出现Redis和重写后的AOF文件数据不一致的情况。所以Redis还提供了一个AOF重写缓冲区，这个缓冲区会在主线程fork出子进程开始工作，此时主线程在接收到客户端的命令后，不仅在AOF缓冲区记录日志，也会在重写缓冲区记录。