Redis持久化机制
一、Redis持久化简介
Redis（Remote Dictionary Server）是一个高性能的键值对（key-value）存储系统，通常用作数据库、缓存和消息队列等。它支持多种数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合。Redis具有快速存取和实时响应的特点，广泛应用于Web开发、大数据处理和实时分析等领域。
然而，Redis是一个内存数据库，数据存储在内存中，一旦服务器出现故障或断电，数据可能会丢失。为了解决这个问题，Redis提供了持久化机制，将数据保存到硬盘中，以便在服务器重启后恢复数据。
二、Redis持久化机制
Redis的一种持久化方式叫快照（snapshotting，RDB）,另一种方式是只追加文件（append-only file,AOF）
1、快照（snapshotting）持久化
Redis可以通过创建快照来获得存储在内存里面的数据在某个时间点上的副本。Redis创建快照之后，可以对快照进行备份，可以将快照复制到其他服务器从而创建具有相同数据的服务器副本（Redis主从结构，主要用来提高Redis性能），还可以将快照留在原地以便重启服务器的时候使用。
快照持久化是Redis默认采用的持久化方式，在redis.conf配置文件中默认有此下配置：
save 900 1 #在900秒(15分钟)之后，如果至少有1个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。
save 300 10 #在300秒(5分钟)之后，如果至少有10个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。
save 60 10000 #在60秒(1分钟)之后，如果至少有10000个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。根据配置，快照将被写入dbfilename选项指定的文件里面，并存储在dir选项指定的路径上面。如果在新的快照文件创建完毕之前，Redis、系统或者硬件这三者中的任意一个崩溃了，那么Redis将丢失最近一次创建快照写入的所有数据。
举个例子：假设Redis的上一个快照是2：35开始创建的，并且已经创建成功。下午3：06时，Redis又开始创建新的快照，并且在下午3：08快照创建完毕之前，有35个键进行了更新。如果在下午3：06到3：08期间，系统发生了崩溃，导致Redis无法完成新快照的创建工作，那么Redis将丢失下午2：35之后写入的所有数据。另一方面，如果系统恰好在新的快照文件创建完毕之后崩溃，那么Redis将丢失35个键的更新数据。
创建快照的办法有如下几种：
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BGSAVE命令： 客户端向Redis发送 BGSAVE命令 来创建一个快照。对于支持BGSAVE命令的平台来说（基本上所有平台支持，除了Windows平台），Redis会调用fork来创建一个子进程，然后子进程负责将快照写入硬盘，而父进程则继续处理命令请求。
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SAVE命令： 客户端还可以向Redis发送 SAVE命令 来创建一个快照，接到SAVE命令的Redis服务器在快照创建完毕之前不会再响应任何其他命令。SAVE命令不常用，我们通常只会在没有足够内存去执行BGSAVE命令的情况下，又或者即使等待持久化操作执行完毕也无所谓的情况下，才会使用这个命令。
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save选项： 如果用户设置了save选项（一般会默认设置），比如 save 60 10000，那么从Redis最近一次创建快照之后开始算起，当“60秒之内有10000次写入”这个条件被满足时，Redis就会自动触发BGSAVE命令。
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SHUTDOWN命令： 当Redis通过SHUTDOWN命令接收到关闭服务器的请求时，或者接收到标准TERM信号时，会执行一个SAVE命令，阻塞所有客户端，不再执行客户端发送的任何命令，并在SAVE命令执行完毕之后关闭服务器。
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一个Redis服务器连接到另一个Redis服务器： 当一个Redis服务器连接到另一个Redis服务器，并向对方发送SYNC命令来开始一次复制操作的时候，如果主服务器目前没有执行BGSAVE操作，或者主服务器并非刚刚执行完BGSAVE操作，那么主服务器就会执行BGSAVE命令
如果系统真的发生崩溃，用户将丢失最近一次生成快照之后更改的所有数据。因此，快照持久化只适用于即使丢失一部分数据也不会造成一些大问题的应用程序。不能接受这个缺点的话，可以考虑AOF持久化。
优点：
（1）生成速度快：RDB文件是二进制格式，生成速度快，对服务器性能影响较小。
（2）占用空间小：RDB文件是压缩的二进制格式，比原始数据占用的空间要小很多。
缺点：
（1）数据可能会丢失：如果数据在生成RDB文件后发生更改，那么这部分数据可能会丢失。
（2）可能阻塞服务器：生成RDB文件时，Redis服务器需要暂停处理客户端请求，可能会对服务器性能产生影响。
2、AOF（append-only file）持久化
与快照持久化相比，AOF持久化 的实时性更好，因此已成为主流的持久化方案。默认情况下Redis没有开启AOF（append only file）方式的持久化，可以通过appendonly参数开启：
appendonly yes开启AOF持久化后每执行一条会更改Redis中的数据的命令，Redis就会将该命令写入硬盘中的AOF文件。AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通过dir参数设置的，默认的文件名是appendonly.aof。
在Redis的配置文件中存在三种同步方式，它们分别是：
appendfsync always #每次有数据修改发生时都会写入AOF文件,这样会严重降低Redis的速度
appendfsync everysec #每秒钟同步一次，显示地将多个写命令同步到硬盘
appendfsync no #让操作系统决定何时进行同步appendfsync always 可以实现将数据丢失减到最少，不过这种方式需要对硬盘进行大量的写入而且每次只写入一个命令，十分影响Redis的速度。另外使用固态硬盘的用户谨慎使用appendfsync always选项，因为这会明显降低固态硬盘的使用寿命。
为了兼顾数据和写入性能，用户可以考虑 appendfsync everysec选项 ，让Redis每秒同步一次AOF文件，Redis性能几乎没受到任何影响。而且这样即使出现系统崩溃，用户最多只会丢失一秒之内产生的数据。当硬盘忙于执行写入操作的时候，Redis还会优雅的放慢自己的速度以便适应硬盘的最大写入速度。
appendfsync no 选项一般不推荐，这种方案会使Redis丢失不定量的数据而且如果用户的硬盘处理写入操作的速度不够的话，那么当缓冲区被等待写入的数据填满时，Redis的写入操作将被阻塞，这会导致Redis的请求速度变慢。
虽然AOF持久化非常灵活地提供了多种不同的选项来满足不同应用程序对数据安全的不同要求，但AOF持久化也有缺陷——AOF文件的体积太大。
优点：
（1）数据安全性高：AOF文件记录了所有的写操作命令，可以保证数据的完整性和一致性。
（2）服务器性能影响较小：AOF文件是文本格式，比二进制文件更容易处理。在服务器重启时，可以通过异步方式回放AOF文件，减少对服务器性能的影响。
缺点：
（1）恢复速度慢：相比RDB方式，AOF恢复数据需要更多的时间。因为AOF文件记录了所有的写操作命令，需要回放这些命令来恢复数据。
（2）可能占用较大空间：AOF文件记录了所有的写操作命令，可能会比RDB文件占用更多的空间。
三、Redis持久化使用场景
Redis持久化机制适用于以下几种场景：
- 数据备份和恢复：你可以使用Redis的持久化机制定期备份数据，并在需要时通过恢复RDB或AOF文件来还原数据。这对于避免数据丢失和意外情况下的数据恢复非常有用。
- 高可用性解决方案：结合Redis的高可用性解决方案，如Redis Sentinel或Redis Cluster，你可以使用持久化机制确保数据的可靠性和一致性。在主节点发生故障时，可以自动切换到备用节点，并使用持久化文件恢复数据。
- 分布式系统：在分布式系统中，Redis的持久化机制可以作为一种数据同步的方式。将RDB或AOF文件分发到各个节点，可以实现数据的实时同步和一致性保证。
- 缓存层：Redis作为缓存层使用时，持久化机制可以确保数据的持久性和可靠性。在缓存层发生故障或重启时，可以通过恢复持久化文件来保证数据的完整性和一致性。