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Redis持久化和删除策略

Redis持久化和删除策略

作者: JBryan | 来源:发表于2020-04-28 16:11 被阅读0次

    持久化:利用永久性存储介质将数据进行保存,在特定的时间将保存的数据进行恢复的工作机制称为持久化

    Redis持久化的两种方式:
    RDB:将当前数据状态进行保存,快照形式,存储数据结果,存储格式简单,关注点在数据
    AOF:将数据的操作过程进行保存,日志形式,存储操作过程,存储格式复杂,关注点在数据的操作过程

    1、RDB

    RDB持久化配置
    dbfilename dump.rdb
    说明:设置本地数据库文件名,默认值为 dump.rdb
    经验:通常设置为dump-端口号.rdb
    dir
    说明:设置存储.rdb文件的路径
    经验:通常设置成存储空间较大的目录中,目录名称data
    rdbcompression yes
    说明:设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为 yes,采用 LZF 压缩
    经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节省 CPU 运行时间,但会使存储的文件变大(巨大)
    rdbchecksum yes
    说明:设置是否进行RDB文件格式校验,该校验过程在写文件和读文件过程均进行
    经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节约读写性过程约10%时间消耗,但是存储一定的数据损坏风险
    
    RDB启动方式:

    save:手动执行一次保存操作,save指令的执行会阻塞当前Redis服务器,直到当前RDB过程完成为止,有可能会造成长时间阻塞,线上环境不建议使用。

    bgsave:该触发方式会fork一个子进程,由子进程负责持久化过程,因此阻塞只会发生在fork子进程的时候, bgsave命令是针对save阻塞问题做的优化。Redis内部所有涉及到RDB操作都采用bgsave的方式,save命令可以放弃使用。

    save配置:满足限定时间范围内key的变化数量达到指定数量即进行持久化,save配置启动后执行的是bgsave操作

    # 时间策略,表示900s内如果有1条是写入命令,就触发产生一次快照,可以理解为就进行一次备份
    save 900 1
    save 300 10  # 表示300s内有10条写入,就产生快照
    save 60 10000
    
    启动方式对比.jpg
    特殊启动方式:
    1、从节点全量复制时,主节点发送rdb文件给从节点完成复制操作,主节点会触发 bgsave
    2、执行 debug reload 时
    3、执行 shutdown时,如果没有开启aof,也会触发
    RDB优点

    RDB是一个紧凑压缩的二进制文件,存储效率较高
    RDB内部存储的是redis在某个时间点的数据快照,非常适合用于数据备份,全量复制等场景
    RDB恢复数据的速度要比AOF快很多
    应用:服务器中每X小时执行bgsave备份,并将RDB文件拷贝到远程机器中,用于灾难恢复。

    RDB缺点

    RDB方式无论是执行指令还是利用配置,无法做到实时持久化,具有较大的可能性丢失数据
    bgsave指令每次运行要执行fork操作创建子进程,要牺牲掉一些性能
    Redis的众多版本中未进行RDB文件格式的版本统一,有可能出现各版本服务之间数据格式无法兼容现象
    基于快照思想,每次读写都是全部数据,当数据量巨大时,效率非常低

    2、AOF

    AOF(append only file):以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中命令达到恢复数据的目的。与RDB相比可以简单描述为改记录数据为记录数据产生的过程。

    AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式。

    AOF写数据三种策略

    always(每次)
    每次写入操作均同步到AOF文件中,数据零误差,性能较低
    everysec(每秒)
    每秒将缓冲区中的指令同步到AOF文件中,数据准确性较高,性能较高
    在系统突然宕机的情况下丢失1秒内的数据
    no(系统控制)
    由操作系统控制每次同步到AOF文件的周期,整体过程不可控

    AOF功能开启

    配置文件中添加:

    #是否开启AOF持久化功能,默认为不开启状态
    appendonly yes|no
    
    #AOF写数据策略
    appendfsync always|everysec|no
    
    AOF相关配置
    #AOF持久化文件名,默认文件名未appendonly.aof,建议配置为appendonly-端口号.aof
    appendfilename filename
    
    #AOF持久化文件保存路径,与RDB持久化文件保持一致即可
    dir
    
    AOF重写

    随着命令不断写入AOF,文件会越来越大,为了解决这个问题,Redis引入了AOF重写机制压缩文件体积。AOF文件重写是将Redis进程内的数据转化为写命令同步到新AOF文件的过程。简单说就是将对同一个数据的若干个条命令执行结果转化成最终结果数据对应的指令进行记录。

    作用:
    降低磁盘占用量,提高磁盘利用率
    提高持久化效率,降低持久化写时间,提高IO性能
    降低数据恢复用时,提高数据恢复效率

    重写规则:
    1、进程内已超时的数据不再写入文件
    2、忽略无效指令,重写时使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令
    如del key1、 hdel key2、srem key3、set key4 111、set key4 222等
    3、对同一数据的多条写命令合并为一条命令
    如lpush list1 a、lpush list1 b、 lpush list1 c 可以转化为:lpush list1 a b c。
    为防止数据量过大造成客户端缓冲区溢出,对list、set、hash、zset等类型,每条指令最多写入64个元素

    重写方式:

    #手动重写,直接输入命令
    bgrewriteaof
    #自动重写,在配置文件里面配置
    auto-aof-rewrite-min-size size
    auto-aof-rewrite-percentage percentage
    

    输入info persistence,查看

    127.0.0.1:6379> info persistence
    # Persistence
    loading:0
    rdb_changes_since_last_save:1
    rdb_bgsave_in_progress:0
    rdb_last_save_time:1588060445
    rdb_last_bgsave_status:ok
    rdb_last_bgsave_time_sec:-1
    rdb_current_bgsave_time_sec:-1
    rdb_last_cow_size:0
    aof_enabled:1
    aof_rewrite_in_progress:0
    aof_rewrite_scheduled:0
    aof_last_rewrite_time_sec:-1
    aof_current_rewrite_time_sec:-1
    aof_last_bgrewrite_status:ok
    aof_last_write_status:ok
    aof_last_cow_size:0
    aof_current_size:58
    aof_base_size:58
    aof_pending_rewrite:0
    aof_buffer_length:0
    aof_rewrite_buffer_length:0
    aof_pending_bio_fsync:0
    aof_delayed_fsync:0
    127.0.0.1:6379> 
    

    如果:aof_current_size>auto-aof-rewrite-min-size
    或者:(aof_current_size-aof_base_size)/aof_base_size > auto-aof-rewrite-percentage,则触发重写

    3、RDB与AOF对比

    区别.jpg

    对数据非常敏感,建议使用默认的AOF持久化方案
    AOF持久化策略使用everysecond,每秒钟fsync一次。该策略redis仍可以保持很好的处理性能,当出
    现问题时,最多丢失0-1秒内的数据。
    注意:由于AOF文件存储体积较大,且恢复速度较慢

    数据呈现阶段有效性,建议使用RDB持久化方案
    数据可以良好的做到阶段内无丢失(该阶段是开发者或运维人员手工维护的),且恢复速度较快,阶段点数据恢复通常采用RDB方案
    注意:利用RDB实现紧凑的数据持久化会使Redis降的很低,慎重总结:

    综合比对
    RDB与AOF的选择实际上是在做一种权衡,每种都有利有弊
    如不能承受数分钟以内的数据丢失,对业务数据非常敏感,选用AOF
    如能承受数分钟以内的数据丢失,且追求大数据集的恢复速度,选用RDB
    灾难恢复选用RDB
    双保险策略,同时开启 RDB 和 AOF,重启后,Redis优先使用 AOF 来恢复数据,降低丢失数据的量

    4、Redis删除策略

    Redis如何淘汰过期的keys: set name 123 3600

    1、惰性删除 :

    数据到达过期时间,不做处理。等下次访问该数据时
    如果未过期,返回数据
    发现已过期,删除,返回不存在
    优点:节约CPU性能,发现必须删除的时候才删除
    缺点:内存压力很大,出现长期占用内存的数据
    总结:用存储空间换取处理器性能 expireIfNeeded() (拿时间换空间)

    2、定时删除

    创建一个定时器,当key设置有过期时间,且过期时间到达时,由定时器任务立即执行对键的删除操作
    优点:节约内存,到时就删除,快速释放掉不必要的内存占用
    缺点:CPU压力很大,无论CPU此时负载量多高,均占用CPU,会影响redis服务器响应时间和指令吞吐量
    总结:用处理器性能换取存储空间(拿时间换空间)

    3、定期删除

    周期性轮询redis库中的时效性数据,采用随机抽取的策略,利用过期数据占比的方式控制删除频度
    特点1:CPU性能占用设置有峰值,检测频度可自定义设置
    特点2:内存压力不是很大,长期占用内存的冷数据会被持续清理
    总结:周期性抽查存储空间(随机抽查,重点抽查)

    例如Redis每秒处理:
    1、测试随机的20个keys进行相关过期检测。
    2、删除所有已经过期的keys。
    3、如果有多于25%的keys过期,重复步奏1.

    Redis服务器实际使用的是惰性删除和定期删除两种策略:通过配合使用这两种删除策略,服务器可以很好地在合理使用CPU时间和避免浪费内存空间之间取得平衡。

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