概览

Redis 作为内存数据库，通常情况下数据存储在内存当中，而读写操作都是基于内存中的数据进行的，但这样也意味着如果服务器出现异常情况宕机了，存储在内存中的数据也随之丢失。

如果依赖于外力进行数据恢复，成本较高且效率较低，而 Redis 本身提供了数据持久化技术，在服务器出现异常宕机之后，能快速恢复宕机前的数据。

Redis 提供了两种持久化机制：

?AOF(Append Only File)，记录数据变化涉及的写入指令

?RDB(Redis Database)，记录某个时刻数据库的数据快照信息

两种持久化机制有各自的优缺点，应对不同的使用场景。本文主要讲述 AOF 持久化机制的实现原理以及优缺点。

AOF实战

我本地使用的 Redis 版本是 5.0.8，默认 AOF 持久化是关闭的，修改 redis.conf 配置将其打开：

appendonly yes

设置 AOF 日志文件名称：

appendfilename "appendonly.aof"

设置日志的写回策略，默认是 everysec（下文会说明几种写回策略的区别）：

# 每秒写回策略
appendfsync everysec

设置日志自动重写的触发条件：

# 当日志比上次重写时大小增长了一倍
auto-aof-rewrite-percentage 100
# 当日志大小大于 64mb
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

配置完成后，重启 Redis 服务器，通过客户端执行写入命令：

127.0.0.1:6379> lpush testlist 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush testlist 2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush testlist 2
(integer) 3

发现对应的目录（默认是当前用户的主目录）下并没有生成 appendonly.aof 文件，通过显示执行日志重写命令，才触发了日志文件生成；

127.0.0.1:6379> BGREWRITEAOF
Background append only file rewriting started

这个问题可能与 Redis 的持久化机制有关（先埋个坑）。

实现原理

AOF 日志的实现包含两个核心点：

?写回策略，性能与可靠性的权衡

?日志重写，控制日志文件大小

写回策略

Redis 记录 AOF 日志时，何时把日志更新同步到磁盘中，取决于写回策略。

Redis 提供了三种写回策略，应对不同场景的需求，在 redis.conf 中可以配置写回策略：

?always 同步写回：每处理完一个写事件，都会同步将日志更新同步刷到磁盘，在日志完整性方面是最可靠的策略，当然对性能影响也最大；

?everysec 每秒写回：通过后台线程，每隔一秒将日志更新同步刷到磁盘，是性能和可靠性权衡之下的最佳策略；

?no 操作系统控制写回：由操作系统决定何时将日志更新同步刷到磁盘，可靠性最差，但性能最好；

日志重写

如果 AOF 日志体量不断膨胀，则会出现以下问题：

?文件系统本身对文件大小有限制，无法保存过大的文件

?当文件过大，后续往里面追加内容，效率也会变低

?当文件过大，如果服务器发生宕机，后续基于 AOF 文件恢复的过程也会非常缓慢

因此 Redis 提供了 AOF 日志重写机制，用于控制日志文件的大小，它需要解决以下问题：

?如何有效控制日志大小

?非阻塞的重写机制，在不影响客户端写入操作的情况下，如何保证日志数据完整性

日志重写是基于 Redis 数据库某一时刻的快照，将数据反向转换成指令的过程， 下面是重写机制的实现原理：

?Redis 通过 fork 子进程的方式，在后台进行日志重写工作

?日志重写时会根据数据库当时的状态，生成一份 Redis 数据拷贝，需要注意的是 Redis 采用的是写时复制技术，正常情况下子进程与父进程共享同一片内存空间，只有当父进程中数据发生变更时，才会开辟新的内存空间，产生实际的数据复制

?当日志重写完成之后，会将旧日志文件替换为重写后的新日志文件。在重写期间，旧日志文件也会正常写入日志，这样即使重写发生了异常，也不会影响整体日志的完整性

首先为什么日志重写，可以有效控制日志文件大小？

举个例子：

由于 AOF 日志重写时，依据的是数据库当前的状态，因此可以省略很多过程中产生的指令，只需生成达到当前数据状态需要的写入指令即可。

Redis 可以在不阻塞主线程正常工作的情况下，进行日志的重写工作。这样随之而来有另外一个问题：在子进程进行日志重写的期间，主进程发生了数据变更，而重写完成的日志没办法感知到这期间的发生变更，如下图所示：

数据在 Time-2 时刻发生修改，而日志重写依赖的还是 Time-1 时刻的快照数据。

Redis 通过写两份缓冲数据的方式解决该问题：

在重写期间，会将数据变化同时写入到 AOF重写缓冲区，用以记录重写期间发生的数据变更，当重写完成后，再将重写缓冲区中记录的变更追加到重写日志尾部，通过这种方式解决日志数据完整性的问题。

优缺点

优点如下：

?AOF更可靠，不同的写回策略可以让用户根据使用场景灵活选择，默认的 everysec 写回策略在保证良好性能的同时，即使发生了异常宕机，最多也只会丢失 1s 的日志数据

?AOF日志中内容以Redis协议格式保存，因此日志具有较高的可读性，更易于对日志进行分析

缺点如下：

?相同数据集的情况下，AOF文件通常比RDB文件要大，需要有额外的重写机制控制日志文件的大小

?在重写期间如果发生了数据变更，会比平时更占用内存，因为需要同时往两个日志缓冲区写入数据

?服务器重启后，通过逐一重放 AOF 日志中的写入指令进行数据恢复，如果 AOF 文件过大，则会导致整体恢复耗时较长