Redis学习详解（一）：Redis持久化机制之RDB

Redis的持久化机制有两种：RDB持久化和AOF持久化。因为Redis是一个内存数据库，如果没有合适的持久化机制，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。本章介绍RDB持久化机制。

RDB持久化

RDB持久化，是Redis可以将数据库状态保存到一个RDB文件中，并可以通过该RDB文件生成RDB文件的时候的数据库状态。RDB文件是一个经过压缩的二进制文件。

生成RDB文件的Redis命令有两个：

1. SAVE
2. BGSAVE

SAVE命令会阻塞Redis服务器，此期间服务器不能处理任何命令请求；

BGSAVE命令是派生(fork)出一个子进程，然后子进程负责创建RDB文件，服务器继续处理命令请求；

BGSAVE命令执行的服务器状态

BGSAVE期间，服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRIREAOF三个命令的方式与平时不同。

BGSAVE期间，服务器会直接拒绝客户端发送的SAVE命令，服务器禁止SAVE命令与BGSAVE命令同时进行是为了避免服务器进程和子进程同时执行两个rdbSave调用产生竞争条件。

同理，BGSAVE期间的BGSAVE命令也会直接拒绝。

BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令不能同时执行：

• 如果BGSAVE命令正在执行，客户端发送的BGREWRITEAOF命令会被延迟到BGSAVE命令执行完毕之后执行；
• 如果BGREWRITEAOF命令正在执行，那么客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝；

BGREWRITEAOF和BGSAVE不能同时使用主要是处于性能的考虑，因为两个命令都需要执行大量的磁盘写入操作。

自动间隔性保存

在Redis中，用户可以通过save选项设置多个保存条件，只要其中任意一个条件满足，服务器便执行BGSAVE命令。

save 900 1

save 间隔时间（单位为秒） 修改次数

在源码底层的体现是，所有的save选项条件是通过一个saveparam结构保存的。

点击查看代码

struct saveparam {
  time_t seconds;
  int changes;
};

服务器状态维持了一个dirty计数器和lastsave属性，dirty计数器记录了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修改的次数。lastsave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。

然后Redis有一个服务器周期函数，用来周期检查是否满足save条件，如果满足则进行BGSAVE。

以上便是Redis自动进行间隔性数据保存的原理。

RDB文件结构

RDB文件分为五个部分：REDIS、db_version、databases、EOF、check_sum。

REDIS

REDIS部分的作用：标识该文件是一个RDB文件。

保存着“REDIS”五个字符。

db_version

db_version部分的作用：标识RDB文件的版本号。

databases

databases部分的作用：存储数据库信息。

databases部分包含零个或任意多个数据库，以及各个数据库的键值对。

若服务器的数据库状态为空，那么该部分也为空。否则存储各个数据库的信息。

每一个非空数据库在RDB文件中可以保存为SELECTDB、db_number、key_value_pairs三个部分。

SELECTDB长度为1字节，表示接下来读入的会是一个数据库号码。

db_number保存着一个数据库号码，根据号码不同，服务器使用SELECT命令进行数据库切换。

key_value_pairs部分保存数据库中所有键值对数据，包括如果有过期时间便带有过期时间。

key_value_pairs

key_value_pairs分为三个部分：TYPE，key，value。

TYPE记录的是value的类型，有以下几种常量：

1. REDIS_RDB_TYPE_STRING
2. REDIS_RDB_TYPE_LIST
3. REDIS_RDB_TYPE_SET
4. REDIS_RDB_TYPE_ZSET
5. REDIS_RDB_TYPE_HASH
6. REDIS_RDB_TYPE_LIST_ZIPLIST
7. REDIS_RDB_TYPE_SET_INTSET
8. REDIS_RDB_TYPE_ZSET_ZIPLIST
9. REDIS_RDB_TYPE_HASH_ZIPLIST

带有过期时间的键值则在三个部分的前面在加上两个部分：EXPIRETIME_MS，ms。

前面的为标记是存在过期时间的，后面的为过期时间。

value的编码

value的编码中的编码与Redis底层数据类型有关，这里我们先写value的编码。

字符串对象

字符串对象是TYPE为REDIS_RDB_TYPE_STRING的对象。

字符串对象存在可以存储INT值的编码，如果为此种编码，那么在文件中的存储便是先存储编码，再存储值。

ENCODING | integer

字符串对象如果是存储字符串的编码，有压缩和不压缩两种方法保存字符串。

若字符串长度小于20字节，那么便会原样保存；若字符串长读大于20字节，那么便压缩之后再保存。

如果是无压缩的字符串，存储在RDB文件中便是先存储字符串长度，再存储值。

len | string

如果是压缩的字符串，那么存储在RDB中的格式如下：

REDIS_RDB_ENC_LZF（标识已被LZF算法压缩） | compressed_len（压缩后长度） | origin_len（字符串原长度） | compressed_string（压缩之后的字符串）

列表对象

列表对象的RDB文件存储格式如下：

list_length（列表长度） | item1 | item2 | itemN

集合对象

与列表对象类型，只是TYPE会不同。

set_size（列表长度） | elem1 | elem2 | elemN

哈希表对象

哈希表的RDB文件存储格式如下：

hash_size|key_value_pair1|……

有序集合对象

与集合对象只是TYPE不同。

INTSET对象

TYPE为REDIS_RDB_TYPE_SET_INTSET，然后将其转换为字符串对象。读取RDB文件时候，会将字符串对象转换为原来的INTSET对象。

ZIPLIST编码的列表、哈希表或者有序集合

value为一个压缩列表对象，读取时只是根据TYPE不同进行逆过程。

总结

RDB是Redis两种持久化方法之一。

RDB优点：

1. 生成多个数据文件，每一个数据文件代表某一个时刻的redis的数据，适合冷备份。
2. RDB对redis对外提供读写服务影响小，可以让redis保持高性能。
3. 相较于AOF持久化机制而言更快。

RDB缺点：

1. RDB是一个自动间隔性保存的机制，所以丢失数据量可能会比AOF多。
2. 如果RDB文件过大，会导致对客户端提供的服务暂停一段时间。