AOF持久化

当redis存储非临时数据时，为了降低redis故障而引起的数据丢失，redis提供了AOF(Append Only File)持久化，从单词意思讲，将命令追加到文件。AOF可以将Redis执行的每一条写命令追加到磁盘文件(appendonly.aof)中,在redis启动时候优先选择从AOF文件恢复数据。由于每一次的写操作，redis都会记录到文件中，所以开启AOF持久化会对性能有一定的影响，但是大部分情况下这个影响是可以接受的，我们可以使用读写速率高的硬盘提高AOF性能。与RDB持久化相比，AOF持久化数据丢失更少，其消耗内存更少(RDB方式执行bgsve会有内存拷贝)。

开启AOF

默认情况下，redis是关闭了AOF持久化，开启AOF通过配置appendonly为yes开启，我们修改配置文件或者在命令行直接使用config set修改，在用config rewrite同步到配置文件。通过客户端修改好处是不用重启redis，AOF持久化直接生效。

AOF持久化过程 

redisAOF持久化过程可分为以下阶段：

1.追加写入

　　redis将每一条写命令以redis通讯协议添加至缓冲区aof_buf,这样的好处在于在大量写请求情况下，采用缓冲区暂存一部分命令随后根据策略一次性写入磁盘，这样可以减少磁盘的I/O次数，提高性能。

2.同步命令到硬盘

　　当写命令写入aof_buf缓冲区后，redis会将缓冲区的命令写入到文件，redis提供了三种同步策略，由配置参数appendfsync决定，下面是每个策略所对应的含义：

no：不使用fsync方法同步，而是交给操作系统write函数去执行同步操作，在linux操作系统中大约每30秒刷一次缓冲。这种情况下，缓冲区数据同步不可控，并且在大量的写操作下，aof_buf缓冲区会堆积会越来越严重，一旦redis出现故障，数据丢失严重。

always：表示每次有写操作都调用fsync方法强制内核将数据写入到aof文件。这种情况下由于每次写命令都写到了文件中, 虽然数据比较安全，但是因为每次写操作都会同步到AOF文件中，所以在性能上会有影响，同时由于频繁的IO操作，硬盘的使用寿命会降低。

everysec：数据将使用调用操作系统write写入文件，并使用fsync每秒一次从内核刷新到磁盘。 这是折中的方案，兼顾性能和数据安全，所以redis默认推荐使用该配置。

3.文件重写(bgrewriteaof)

　　当开启的AOF时，随着时间推移，AOF文件会越来越大,当然redis也对AOF文件进行了优化，即触发AOF文件重写条件（后续会说明）时候，redis将使用bgrewriteaof对AOF文件进行重写。这样的好处在于减少AOF文件大小，同时有利于数据的恢复。

　　为什么重写？比如先后执行了“set foo bar1 set foo bar2 set foo bar3” 此时AOF文件会记录三条命令，这显然不合理，因为文件中应只保留“set foo bar3”这个最后设置的值，前面的set命令都是多余的，下面是一些重写时候策略：

重复或无效的命令不写入文件

过期的数据不再写入文件

多条命令合并写入（当多个命令能合并一条命令时候会对其优化合并作为一个命令写入，例如“RPUSH list1a RPUSHlist1 b" 合并为“RPUSHlist1ab”）

重写触发条件 

AOF文件触发条件可分为手动触发和自动触发：

手动触发：客户端执行bgrewriteaof命令。

自动触发：自动触发通过以下两个配置协作生效：

auto-aof-rewrite-min-size: AOF文件最小重写大小，只有当AOF文件大小大于该值时候才可能重写,4.0默认配置64mb。

auto-aof-rewrite-percentage：当前AOF文件大小和最后一次重写后的大小之间的比率等于或者等于指定的增长百分比，如100代表当前AOF文件是上次重写的两倍时候才重写。

redis开启在AOF功能开启的情况下，会维持以下三个变量

记录当前AOF文件大小的变量aof_current_size。

记录最后一次AOF重写之后，AOF文件大小的变量aof_rewrite_base_size。

增长百分比变量aof_rewrite_perc。

每次当serverCron（服务器周期性操作函数）函数执行时，它会检查以下条件是否全部满足，如果全部满足的话，就触发自动的AOF重写操作：

没有BGSAVE命令（RDB持久化）/AOF持久化在执行；

没有BGREWRITEAOF在进行；

当前AOF文件大小要大于server.aof_rewrite_min_size的值；

当前AOF文件大小和最后一次重写后的大小之间的比率等于或者大于指定的增长百分比（auto-aof-rewrite-percentage参数）

重写过程

　　AOF文件重写过程与RDB快照bgsave工作过程有点相似，都是通过fork子进程，由子进程完成相应的操作，同样的在fork子进程简短的时间内，redis是阻塞的，以下图文说明其重写过程：

过程说明：

　　aof_rewrite_buf 代表重写缓冲区      aof_buf代表写写命令存放的缓冲区

　　1.开始bgrewriteaof，判断当前有没有bgsave命令(RDB持久化)/bgrewriteaof在执行，倘若有，则这些命令执行完成以后在执行。

　　2.主进程fork出子进程，在这一个短暂的时间内，redis是阻塞的。

　　3.主进程fork完子进程继续接受客户端请求，所有写命令依然写入AOF文件缓冲区并根据appendfsync策略同步到磁盘，保证原有AOF文件完整和正确。由于fork的子进程仅仅只共享主进程fork时的内存，因此Redis使用采用重写缓冲区(aof_rewrite_buf)机制保存fork之后的客户端的写请求，防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据。此时，客户端的写请求不仅仅写入原来aof_buf缓冲，还写入重写缓冲区(aof_rewrite_buf)。

　　4.子进程通过内存快照，按照命令重写策略写入到新的AOF文件。

　　4.1子进程写完新的AOF文件后，向主进程发信号，父进程更新统计信息。

　　4.2主进程把AOFaof_rewrite_buf中的数据写入到新的AOF文件(避免写文件是数据丢失)。

　　5.使用新的AOF文件覆盖旧的AOF文件，标志AOF重写完成。

AOF实现本质

AOF实现本质是基于redis通讯协议，将命令以纯文本的方式写入到文件中。

redis协议：

首先Redis是以行来划分，每行以\r\n行结束。每一行都有一个消息头，消息头共分为5种分别如下:

(+) 表示一个正确的状态信息，具体信息是当前行+后面的字符。

(-)  表示一个错误信息，具体信息是当前行－后面的字符。

(*) 表示消息体总共有多少行，不包括当前行,*后面是具体的行数。

($) 表示下一行数据长度，不包括换行符长度\r\n,$后面则是对应的长度的数据。

(:) 表示返回一个数值，：后面是相应的数字节符。

我们可以直接查看AOF文件中的格式，如下图：

数据恢复

之前已经提到当AOF开启时候，redis数据恢复优先选用AOF进行数据恢复，以下使用停止redis来模拟redis故障,然后在重写启动进行恢复。

查看日志会发现数据恢复已经变成从AOF(append only file)文件中恢复：

AOF配置参数

auto-aof-rewrite-min-size 64mb

#AOF文件最小重写大小，只有当AOF文件大小大于该值时候才可能重写,4.0默认配置64mb。

auto-aof-rewrite-percentage  100

#当前AOF文件大小和最后一次重写后的大小之间的比率等于或者等于指定的增长百分比，如100代表当前AOF文件是上次重写的两倍时候才重写。

appendfsync everysec

#no：不使用fsync方法同步，而是交给操作系统write函数去执行同步操作，在linux操作系统中大约每30秒刷一次缓冲。这种情况下，缓冲区数据同步不可控，并且在大量的写操作下，aof_buf缓冲区会堆积会越来越严重，一旦redis出现故障，数据#always：表示每次有写操作都调用fsync方法强制内核将数据写入到aof文件。这种情况下由于每次写命令都写到了文件中, 虽然数据比较安全，但是因为每次写操作都会同步到AOF文件中，所以在性能上会有影响，同时由于频繁的IO操作，硬盘的使用寿命会降低。#everysec：数据将使用调用操作系统write写入文件，并使用fsync每秒一次从内核刷新到磁盘。 这是折中的方案，兼顾性能和数据安全，所以redis默认推荐使用该配置。

aof-load-truncated yes

#当redis突然运行崩溃时，会出现aof文件被截断的情况，Redis可以在发生这种情况时退出并加载错误，以下选项控制此行为。#如果aof-load-truncated设置为yes，则加载截断的AOF文件，Redis服务器启动发出日志以通知用户该事件。#如果该选项设置为no，则服务将中止并显示错误并停止启动。当该选项设置为no时，用户需要在重启之前使用“redis-check-aof”实用程序修复AOF文件在进行启动。

appendonly no 

#yes开启AOF，no关闭

AOFappendfilename appendonly.aof

#指定AOF文件名，4.0无法通过config set 设置，只能通过修改配置文件设置。

dir /etc/redis

#RDB文件和AOF文件存放目录

实践

实践操作这里使用手动执bgrewriteaof演示重写。

查看日志：