Redis_RDB持久化之写时复制技术的应用

背景：

最近生产环境中某个Set的Redis集群经常出现短暂的内存降低现象，经过查看日志是因为在RDB持久化所造成的内存突降（日志中：RDB: 4929 MB of memory used by copy-on-write ），其根本原理是RDB持久化的过程中，Redis借助操作系统提供的写时复制技术（Copy-On-Write，COW)，在执行bgsave（snapshot）快照的同时，能够处理正常的写请求。

1.RDB持久化原理

写时复制技术：

如果主线程要修改一块数据，那么这块数据就会被复制一份，生成该数据的副本。然后bgsave 子进程会把这个副本写入正在持久化的RDB文件，而在这个过程中，主线程仍然可以直接修改原来的数据。另外，子进程是会复制一份和主进程一模一样的虚拟页表来映射内存，保证持久化文件的完整性。

正因为数据会被额外的复制一份，所以会占用额外的内存，当在进行RDB持久化操作的过程中，与此同时如果持续往redis中写入的数据量越多，就会导致占用的额外内存消耗越大。

那么在此期间写入的数据去哪了呢？

写入的数据还是存在了内存当中，并没有写入当前的持久化文件中，等到下次进行RDB持久化时才会把 ” 写入的数据 ” 落盘到RDB文件中。

bgsave：fork出的子进程开始根据父进程内存数据生成临时的快照文件，然后替换原文件。

这里解释一下几个跟 RDB 相关的参数：

rdb_changes_since_last_save：自上次 RDB 后，Redis 数据的改动条数
rdb_bgsave_in_progress：bgsave 是否在进行中，0 否，1 是
rdb_last_save_time：上次 bgsave 的时间戳
rdb_last_bgsave_status：上次 bgsave 的状态
rdb_last_bgsave_time_sec：上次 bgsave 的持续时间
rdb_current_bgsave_time_sec：正在执行的 bgsave 耗时，如果没有正在执行的，则为 -1
rdb_last_cow_size：上次 RDB 过程中父进程与子进程相比执行了多少修改

根据 rdb_bgsave_in_progress 这一项为 0，可以判断在执行 info Persistence 命令时，bgsave 已经执行完成了。除了通过命令的方式触发 RDB 持久化之外，Redis 内部还有自动触发 RDB 的机制。比如以下场景：

配置文件中增加了类似 "save m n" 的配置，表示 m 秒内有 n 次修改则自动触发 bgsave。
新建立 Redis 主从复制时，主节点会执行一次 bgsave 保存 RDB 文件到本地，然后发送给从节点。
执行 shutdown 时，如果没有开启 AOF 则自动执行 bgsave。
哨兵模式发生主从切换时，会主动进行一次初始化操作，执行bgsave保存RDB文件到本地。

2 频繁执行全量快照的影响

如果频繁执行全量快照，会带来两方面的开销：

频繁将全量数据写入磁盘，会给磁盘带来很大压力，可能出现前面的没做完，后面的又开始了。导致恶性循环。
bgsave 子进程需要通过 fork 操作从主线程创建出来，虽然，子进程在创建后不在会阻塞主线程，但是，fork这个创建过程本身会阻塞主线程，而且主线程内存越大，阻塞时间越长。

3 运维技巧

3.1 RDB 所在分区磁盘满了怎么办？

当遇到 RDB 所在分区磁盘满了，可以临时修改 RDB 路径，操作如下：

3.2 开启 RDB 压缩

Redis 支持对 RDB 进行压缩，参数为 rdbcompression，设置为 yes 表示开启（默认开启的）。压缩不但可以节省磁盘空间，在创建主从时，也能更快的将全量备份传给从实例，因此建议开启压缩功能。

3.3 RDB 文件损坏检测

当发现 Reids RDB 文件损坏时，可以使用 redis-check-rdb 进行检测，用法如下：

RDB looks OK! 说明rdb文件没有错误。

3.4 单机多实例的 RDB 备份

有些情况，我们会在单台服务器上部署多个 Redis 实例，但是使用配置文件中增加 save 的方式又怕几个实例 RDB 时间冲突，从而影响落盘速度。这种情况，可以使用脚本结合定时任务触发 bgsave 进行 RDB 备份。这样，同机器不同实例的 RDB 备份时间可以自定义错开，防止 IO 跑满带来的问题。（注意一定要设置好持久化的目录，防止多个实例共用同一目录）

4 备份建议

那么 Redis 究竟怎么备份更好呢？RDB 尽管恢复会快很多，但是可靠性比 AOF 低，但是如果只使用 AOF，又会存在恢复慢的问题，因此，Redis 4.0 提出了混合使用 AOF 日志和内存快照的方法。因此对于 Redis 的备份，建议如下：

数据不能丢失时，内存快照和 AOF 的混合使用是一个很好的选择；
如果允许分钟级别的数据丢失，可以只使用 RDB；
如果只用 AOF ，优先使用 everysec 的配置选项，因为其介于可靠性和性能之间；

当然，如果有从实例，也优先考虑在从实例上进行备份。