Redis设计 - RDB持久化

前言

Redis 是内存数据库，它将数据存储在内存里，如果不想办法将内存中的数据库状态保存到磁盘，那么一旦服务器进程退出，服务器中的数据库状态也会消失，所以 Redis 提供了持久化功能。

本章将带你了解Redis持久化的RDB持久化是如何实现的。

RDB 持久化概述

RDB 持久化既可以手动执行，也可以根据服务器配置选项定期执行，该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个 RDB 文件中。
RDB 持久化功能所生成的 RDB 文件是一个经过压缩的二进制文件，通过该文件可以还原生成 RDB 文件时的数据库状态。

RDB持久化、还原

RDB 文件的创建与载入

创建

有两个Redis命令可以生成RDB文件，一个是SAVE，另一个是BGSAVE：
SAVE 命令会阻塞 Redis 服务器进程，直到 RDB 文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。
BGSAVE 命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建 RDB 文件，父进程继续处理命令请求。

SAVE 命令执行时的服务器状态
当save命令执行时，Redis服务器会被阻塞，所以当save命令正在执行时，客户端发送的所有命令请求都会被拒绝。

BGSAVE命令执行
BGSAVE命令保存的工作由子进程执行，所以在子进程创建RDB的过程中，Redis服务器仍然可以继续处理客户端命令请求，但是在BGSAVE命令执行期间，服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRITEAOF 三个命令的方式会和平时有所不同：

SAVE命令会被拒绝，避免父进程和子进程同时调用rdbSave方法，防止产生竞争条件。
BGSAVE命令会被拒绝，也会产生竞争条件。
BGWRITEAOF命令和BGSAVE命令不能同时执行：
1.BGSAVE正在执行时，BGREWRITEAOF命令会被挂起，直到BGSAVE命令执行完毕后执行。
2.BGREWRITEAOF正在执行，BGSAVE命令直接被拒绝。

载入

RDB 文件的载入工作是在服务启动时自动执行的，所以 Redis 并没有专门用于载入 RDB 文件的命令，只要 Redis 服务器在启动时检测到 RDB 文件存在，它就会自动载入 RDB 文件。

因为 AOF 文件的更新频率通常比 RDB 文件的更新频率高，所以如果服务器开启了 AOF 持久化功能，那么服务器会优先使用 AOF 文件来还原数据库状态，只有在 AOF 持久化功能处于关闭状态时，服务器才会使用 RDB 文件来还原数据库状态。

服务器载入持久化文件流程

自动间隔保存

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器的情况下执行，所以redis允许用户通过设置服务器的save选项，让服务器每隔一段时间自动执行BGSAVE命令。

通过save选项可设置多个保存触发条件，任意一条满足，就会执行BGSAVE命令，例如：

save 900 1 // 900秒内，对数据库至少1次修改
save 300 10 // 300秒内，对数据库至少10次修改
save 60 10000 // 60秒内，对数据库至少10000次修改

其实xx秒内，对数据库修改xx次就触发保存是不准确的，正确的理解应该是至少满足过了xx秒，且修改次数超过xx次

如果没有主动配置save选项，上面的配置就是默认条件

dirty计数器和lastsave属性

除了保存条件外，服务器还保存着一个dirty计数器和最后保存时间，用于判断是否满足自动保存的条件。

dirty 计数器记录距离上一次成功执行 SAVE 命令或者 BGSAVE 命令之后，服务器对数据库状态进行了多少次修改（包括写入、删除、更新等操作）。
lastsave 属性是一个 UNIX 时间戳，记录了服务器上一次成功执行 SAVE 命令或者 BGSAVE 命令的时间。

检查保存条件是否满足

Redis 的服务器周期性操作函数 serverCron 默认每隔 100 毫秒就会执行一次，该函数用于对正在运行的服务器进行维护，它的其中一项工作就是检查 save 选项所设置的保存条件是否已经满足，如果满足的话，就执行 BGSAVE 命令。

那么serverCron函数是如何判断是否满足条件的？这就需要用到save选项的配置、dirty计数器和lastsave属性来判断了，伪代码如下所示：

def serverCron() {
    # ...
    # 遍历所有保存条件
    for saveparam in server.saveparams:
        # 计算距离上次执行保存操作有多少秒
        save_interval = unixtime_now() - server.lastsave
        # 如果数据库状态的修改次数超过条件所设置的次数
        # 并且距离上次保存的时间超过条件所设置的时间
        # 那么执行保存操作
        if server.dirty >= saveparam.changes and save_interval > saveparam.seconds:
            BGSAVE()
        # ... 
}