1. 持久化

Redis是一个键值对数据库服务器，服务器中通常包含着任意个非空数据库，而每个非空数据库中又可以包含任意个键值对，为了方便起见，我们将服务器中的非空数据库以及它们的键值对统称为数据库状态。

Redis是内存数据库，它将自己的数据库状态储存在内存里面,所以如果不想办法将储存在内存中的数据库状态保存到磁盘里面，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不见。

Redis提供了RDB持久化功能，这个功能可以将Redis在内存中的数据库状态保存到磁盘里面，避免数据意外丢失。

RDB持久化既可以手动执行，也可以根据服务器配置选项定期执行，该功能可以将某个时间点上的数据库状态保存到一个RDB文件中，如图10-2所示。

RDB持久化功能所生成的RDB文件是一个经过压缩的二进制文件，通过该文件可以还原生成RDB文件时的数据库状态，如图10-3所示。




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  1. RDB文件的创建与载入

有两个Redis命令可以用于生成RDB文件，一个是SAVE，另一个是 BGSAVE。

SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。

和SAVE命令直接阻塞服务器进程的做法不同，BGSAVE命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程（父进程）继续处理命令请求。

创建RDB文件的实际工作由rdb.c/rdbSave函数完成，SAVE命令和BGSAVE命令会以不同的方式调用这个函数。

和使用SAVE命令或者BGSAVE命令创建RDB文件不同，RDB文件的载人工作是在服务器启动时自动执行的，所以Redis并没有专门用于载入RDB文件的命令，只要Redis 服务器在启动时检测到RDB文件存在，它就会自动载入RDB文件。


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SAVE命令执行时的服务器状态

前面提到过，当SAVE命令执行时，Redis服务器会被阻塞，所以当SAVE命令正在执行时，客户端发送的所有命令请求都会被拒绝。

只有在服务器执行完SAVE命令、重新开始接受命令请求之后，客户端发送的命令才会被处理。

BGSAVE命令执行时的服务器状态

因为BGSAVE命令的保存工作是由子进程执行的，所以在子进程创建RDB文件的过程中，Redis服务器仍然可以继续处理客户端的命令请求，但是，在BGSAVE命令执行期间,服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWRITEAOF三个命令的方式会和平时有所不同。

首先，在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的SAVE命令会被服务器拒绝，服务器禁止SAVE命令和BGSAVE命令同时执行是为了避免父进程（服务器进程）和子进程同时执行两个rdbSave调用，防止产生竞争条件。

其次，在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝，因为同时执行两个BGSAVE命令也会产生竞争条件。

最后，BGREWRITEAOF和BGSAVE两个命令不能同时执行:

  • 如果BGSAVE命令正在执行，那么客户端发送的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。

RDB 文件载入时的服务器状态

服务器在载入RDB文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成为止。

  1. 自动间隔性保存

因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行，所以Redis 允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器每隔一段时间自动执行一次BGSAVE命令。

用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令。

设置保存条件

当Redis服务器启动时，用户可以通过指定配置文件或者传入启动参数的方式设置save选项，如果用户没有主动设置save选项，那么服务器会为save选项设置默认条件:

save 900 1

save 300 10

Save 60 10000


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dirty计数器和lastsave属性

除了saveparams数组之外，服务器状态还维持着一个dirty计数器，以及一个lastsave属性:

  • dirty计数器记录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（服务器中的所有数据库）进行了多少次修改（包括写入、删除、更新等操作)。
  • lastsave属性是一个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。

检查保存条件是否满足

Redis的服务器周期性操作函数servercron默认每隔100毫秒就会执行一次，该函数用于对正在运行的服务器进行维护，它的其中一项工作就是检查save选项所设置的保存条件是否已经满足，如果满足的话，就执行BGSAVE命令。

  1. RDB文件结构


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RDB文件的最开头是REDIS部分，这个部分的长度为5字节，保存着"REDIS"五个字符。通过这五个字符，程序可以在载人文件时，快速检查所载入的文件是否RDB文件。

db_version长度为4字节，它的值是一个字符串表示的整数，这个整数记录了RDB文件的版本号，比如"0006"就代表RDB文件的版本为第六版。

databases部分包含着零个或任意多个数据库，以及各个数据库中的键值对数据:

  • 如果服务器的数据库状态为空（所有数据库都是空的)，那么这个部分也为空，长度为0字节。
  • 如果服务器的数据库状态为非空（有至少一个数据库非空)，那么这个部分也为非空，根据数据库所保存键值对的数量、类型和内容不同，这个部分的长度也会有所不同。

EOF常量的长度为1字节，这个常量标志着RDB文件正文内容的结束，当读入程序遇到这个值的时候，它知道所有数据库的所有键值对都已经载入完毕了。

check_sum是一个8字节长的无符号整数，保存着一个校验和，这个校验和是程序通过对REDIS、db_version、databases、EOF四个部分的内容进行计算得出的。服务器在载人RDB文件时，会将载人数据所计算出的校验和与check_sum所记录的校验和进行对比，以此来检查RDB文件是否有出错或者损坏的情况出现。

databases部分

一个RDB文件的databases部分可以保存任意多个非空数据库。

例如，如果服务器的0号数据库和3号数据库非空，那么服务器将创建一个如图10-12所示的RDB文件，图中的database 0代表0号数据库中的所有键值对数据，而database 3则代表3号数据库中的所有键值对数据。


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每个非空数据库在RDB文件中都可以保存为SELECTDB、db_number、key_value_pairs三个部分，如图10-13所示。


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SELECTDB常量的长度为1字节，当读人程序遇到这个值的时候，它知道接下来要读入的将是一个数据库号码。

db_number保存着一个数据库号码，根据号码的大小不同，这个部分的长度可以是1字节、2字节或者5字节。当程序读入db_number部分之后，服务器会调用SELECT命令，根据读入的数据库号码进行数据库切换，使得之后读入的键值对可以载入到正确的数据库中。

key_value_pairs部分保存了数据库中的所有键值对数据，如果键值对带有过期时间，那么过期时间也会和键值对保存在一起。根据键值对的数量、类型、内容以及是否有过期时间等条件的不同，key_value_pairs部分的长度也会有所不同。

key_value_pairs部分 P144

RDB文件中的每个key_value_pairs部分都保存了一个或以上数量的键值对，如果键值对带有过期时间的话，那么键值对的过期时间也会被保存在内。

不带过期时间的键值对在RDB文件中由TYPE、key、value三部分组成。


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value的编码 P145

  1. 字符串对象
  2. 列表对象
  3. 集合对象
  4. 哈希表对象
  5. 有序集合对象
  6. INTSET编码的集合
  7. ZIPLIST编码的列表、哈希表或者有序集合

  1. 分析RDB文件

不包含任何键值对的RDB文件

根据之前学习的RDB文件结构知识，当一个RDB文件没有包含任何数据库数据时，这个RDB文件将由以下四个部分组成:

  • 五个字节的“REDIS"字符串。
  • 四个字节的版本号( db_version )。
  • 一个字节的EOF常量。
  • 八个字节的校验和( check_sum )。

包含字符串键的RDB文件

根据之前学习的数据库结构知识，当一个数据库被保存到RDB文件时，这个数据库将由以下三部分组成:

  • 一个一字节长的特殊值SELECTDB。
  • 一个长度可能为一字节、两字节或者五字节的数据库号码( db_number )
  • 一个或以上数量的键值对（key value pairs ).

包含带有过期时间的字符串键的RDB文件

  • 一个一字节长的EXPIRETIME_MS特殊值。
  • 一个八字节长的过期时间( ms )。
  • 一个一字节长的类型（TYPE)。
  • 一个键(key)和一个值( value )。

包含一个集合键的RDB文件 P153

  • 一个一字节长的REDISRDBTYPESET特殊值。
  • 一个一字节长的类型（TYPE)。
  • 集合中的各个元素。

  1. 重点
  • RDB文件用于保存和还原Redis服务器所有数据库中的所有键值对数据。
  • SAVE命令由服务器进程直接执行保存操作，所以该命令会阻塞服务器。
  • BGSAVE令由子进程执行保存操作，所以该命令不会阻塞服务器。
  • 服务器状态中会保存所有用save选项设置的保存条件，当任意一个保存条件被满足时，服务器会自动执行BGSAVE命令。
  • RDB文件是一个经过压缩的二进制文件，由多个部分组成。
  • 对于不同类型的键值对，RDB文件会使用不同的方式来保存它们。