RDB（Redis Database）持久化原理

1. 基本思路：

   • Redis将内存中的数据定期“快照”保存到硬盘上，生成一个RDB文件。
   • RDB文件采用二进制格式，通过遍历内存中的数据，将其序列化并压缩存储，以节省空间。

2. 实现方式：

   • 周期性备份：Redis提供配置参数（如“每900秒至少有1次写入操作”），支持根据时间和写入频率组合条件触发快照，避免频繁备份或无意义的重复操作。
   • 子进程执行：为了不阻塞主进程，Redis通过fork一个子进程来完成快照操作。子进程将内存数据写入临时文件，完成后替换旧的RDB文件。

3. 优点：

   • 在崩溃或断电后，Redis可以通过加载RDB文件快速恢复数据。
   • 文件体积较小，适合冷备份或传输。

4. 缺点：

   • 数据丢失风险：由于是周期性备份（通常分钟级别），两次快照之间的数据可能丢失。
   • 性能开销：生成快照需要遍历全部数据，若数据量大，fork子进程和写入磁盘会消耗较多资源。

5. MySQL的反馈：

   • MySQL指出RDB的分钟级备份无法满足高频请求场景（每秒大量请求），丢失数据量可能较多，建议Redis改进。

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AOF（Append Only File）持久化原理

1. 基本思路：

   • Redis模仿MySQL的二进制日志（binlog），将每次的写入命令（如SET、DEL等）记录到一个AOF文件中。
   • 重启时，通过重新执行AOF文件中的命令，恢复数据到崩溃前的状态。

2. 实现方式：

   • 命令记录：Redis将写入命令追加到AOF文件中。
   • 缓冲区优化：为避免频繁写盘拖慢性能，Redis引入缓冲区（AOF Buffer），先将命令暂存于内存，择机同步到磁盘（可配置同步策略：总是同步、每秒同步、不强制同步）。
   • AOF重写：随着时间推移，AOF文件会因记录所有操作而变得臃肿。Redis通过AOF重写（Rewrite）生成一个精简版本，仅保留最终数据状态。
     • 重写过程：fork一个子进程，基于当前内存数据生成新AOF文件。
     • 数据一致性：重写期间，主进程继续接收新命令，这些命令被暂存到AOF重写缓冲区（Rewrite Buffer），重写完成后追加到新文件中。

3. 优点：

   • 数据安全性高：AOF记录每条写入命令，数据丢失量极小（取决于同步策略）。
   • 可读性：AOF文件是文本格式，便于理解和调试。

4. 缺点：

   • 文件体积大：未重写时，AOF文件会持续增长，占用更多空间。
   • 恢复速度慢：重启时需要逐条执行命令，恢复时间比RDB长。

5. 改进与完善：

   • Redis通过AOF重写解决文件膨胀问题，并用双缓冲区（AOF Buffer + Rewrite Buffer）确保重写期间数据一致性。

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RDB与AOF的对比与选择

• MySQL的提问：在AOF方案完善后，MySQL问Redis：“AOF这么好了，RDB还要不要用？”这让Redis陷入沉思。
• 两者的权衡：
  • RDB适合快速恢复和大范围备份，但可能丢失数据。
  • AOF适合高数据安全需求的场景，但恢复较慢且文件管理复杂。
• 实际应用建议：
  • 单独使用RDB：适用于对数据丢失不敏感但需要快速恢复的场景。
  • 单独使用AOF：适用于数据安全性要求高的场景。
  • 混合使用：Redis 4.0后支持RDB+AOF混合模式，RDB作为全量快照，AOF记录增量操作，兼顾恢复速度和数据完整性。

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Mermaid图示设计

用于直观展示RDB和AOF的工作流程。

图1：RDB持久化流程

说明：RDB通过子进程生成快照，保存到磁盘，重启时直接加载，快速恢复。

图2：AOF持久化与重写流程

说明：AOF通过记录命令实现持久化，重写过程使用子进程和双缓冲区优化，确保一致性和效率。

图3：RDB与AOF对比

说明：对比三种模式的特性，帮助理解选择依据。

总结

RDB通过周期性快照实现快速恢复，但可能丢失数据；AOF通过记录命令保证数据安全，但需重写优化文件大小。两者各有适用场景，实际中可根据需求灵活组合。