Redis数据结构以及RDB、AOF原理介绍

1. redis (核心数据结构和应用场景,AOF)

在我们安装了redis之后,所有的配置都是在redis.conf文件中,里面保存了RDB和AOF两种持久化机制的各种配置

数据结构

字符串(string): 二进制安全的,最大存储512M数据

redis 127.0.0.1:6379> SET runoob "菜鸟教程"
OK
redis 127.0.0.1:6379> GET runoob
"菜鸟教程"

列表(list): 列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序

redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob mongodb
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob rabitmq
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange runoob 0 10
1) "rabitmq"
2) "mongodb"
3) "redis"
redis 127.0.0.1:6379>

哈希(hash): hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表,hash 特别适合用于存储对象

redis 127.0.0.1:6379> DEL runoob
redis 127.0.0.1:6379> HMSET runoob field1 "Hello" field2 "World"
"OK"
redis 127.0.0.1:6379> HGET runoob field1
"Hello"
redis 127.0.0.1:6379> HGET runoob field2
"World"

集合(set): Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合,数据具有唯一性,忽略第二次sadd

redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> smembers runoob
1) "redis"
2) "rabitmq"
3) "mongodb"

有序集合(zset): zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员,不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序,zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> > ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000
1) "mongodb"
2) "rabitmq"
3) "redis"

2. Redis中的两种持久化机制:RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)

数据保存的五个过程:
(1)客户端向服务端发送写操作(数据在客户端的内存中)。
(2)数据库服务端接收到写请求的数据(数据在服务端的内存中)。
(3)服务端调用write这个系统调用,将数据往磁盘上写(数据在系统内存的缓冲区中)。
(4)操作系统将缓冲区中的数据转移到磁盘控制器上(数据在磁盘缓存中)。
(5)磁盘控制器将数据写到磁盘的物理介质中(数据真正落到磁盘上)。
 
可能产生的问题:
(1)Redis数据库发生故障,只要在上面的第三步执行完毕,那么就可以持久化保存,剩下的两步由操作系统替我们完成。
(2)操作系统发生故障,必须上面5步都完成才可以。
此处只考虑第一种,因为第二种需要一定的操作系统层面的恢复机制

RDB(Redis DataBase)机制

概念: 将Redis数据在指定的时间间隔内,以快照的形式保存到磁盘上,生成dump.rdb。
触发机制:
(1)save触发方式
  手动执行save命令触发。此命令会阻塞Redis服务器,直到命令执行结束
save触发
 
(2)bgsave触发
  手动执行bgsave命令触发,Redis会在后台异步进行快照操作,快照同时还可以响应客户端请求。具体操作是Redis进程执行fork操作创建子进程,RDB持久化过程由子进程负责,完成后自动结束。阻塞只发生在fork阶段,一般时间很短。
bgsave触发
(3)自动化触发
  redis.conf文件中配置保存机制,

eg:
save 900 1:表示900 秒内如果至少有 1 个 key 的值变化,则保存
save 300 10:表示300 秒内如果至少有 10 个 key 的值变化,则保存
save 60 10000:表示60 秒内如果至少有 10000 个 key 的值变化,则保存

save和bgsave的区别
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OuN9I6tL-1584634896337)(https://pics5.baidu.com/feed/1c950a7b02087bf43b4490d50ac25f2a11dfcf7e.jpeg?token=22f387ba78130c6115420059481b2393&s=EF48A15796784D8816E1D9EB03007024)]
 
RDB的优势和劣势
优势
(1)RDB文件紧凑,全量备份,非常适合用于进行备份和灾难恢复。
(2)生成RDB文件的时候,redis主进程会fork()一个子进程来处理所有保存工作,主进程不需要进行任何磁盘IO操作。
(3)RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

劣势
RDB快照是一次全量备份,存储的是内存数据的二进制序列化形式,存储上非常紧凑。当进行快照持久化时,会开启一个子进程专门负责快照持久化,子进程会拥有父进程的内存数据,父进程修改内存子进程不会反应出来,所以在快照持久化期间修改的数据不会被保存,可能丢失数据

AOF(Append Only File)机制

概念: Redis会将所有的写操作通过write函数追加到aof文件中,类似于日志记录。
原理图

AOF产生的问题 :持久化生成的文件会随着时间的推移越来越大。
解决方式
  Redis提供了一个 bgrewriteaof
   命令作用:将Redis数据保存到临时文件,并fork除一个子进程,将aof文件重写,重写的数据来源:内存中的数据库内容
 
AOF的三种触发机制
(1)每修改同步always:同步持久化 每次发生数据变更会被立即记录到磁盘 性能较差但数据完整性比较好
(2)每秒同步everysec:异步操作,每秒记录 如果一秒内宕机,有数据丢失
(3)不同no:从不同步

三者的比较
三者的比较

AOF的优势和劣势
优势
  (1)AOF可以更好的保护数据不丢失,一般AOF会每隔1秒,通过一个后台线程执行一次fsync操作,最多丢失1秒钟的数据。
  (2)AOF日志文件没有任何磁盘寻址的开销,写入性能非常高,文件不容易破损。
  (3)AOF日志文件即使过大的时候,出现后台重写操作,也不会影响客户端的读写。
  (4)AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录,这个特性非常适合做灾难性的误删除的紧急恢复。比如某人不小心用flushall命令清空了所有数据,只要这个时候后台rewrite还没有发生,那么就可以立即拷贝AOF文件,将最后一条flushall命令给删了,然后再将该AOF文件放回去,就可以通过恢复机制,自动恢复所有数据。

劣势
  (1)对于同一份数据来说,AOF日志文件通常比RDB数据快照文件更大
  (2)AOF开启后,支持的写QPS会比RDB支持的写QPS低,因为AOF一般会配置成每秒fsync一次日志文件,当然,每秒一次fsync,性能也还是很高的。
  (3)以前AOF发生过bug,就是通过AOF记录的日志,进行数据恢复的时候,没有恢复一模一样的数据出来。

RDB和AOF到底该如何选择

一般结合使用

在这里插入图片描述

内容参考:
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654694618189745916&wfr=spider&for=pc
https://www.runoob.com/redis/redis-tutorial.html
https://www.cnblogs.com/ysocean/p/9114268.html

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