聊聊Redis持久化策略RDB

写在文章开头

为避免服务器宕机着情况导致redis内存数据库数据丢失，redis默认出通过rdb保证可靠性，本文将从源码的角度带读者了解rdb读写时机和写入流程。

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Hi，我是 sharkChili ，是个不断在硬核技术上作死的 java coder ，是 CSDN的博客专家 ，也是开源项目 Java Guide 的维护者之一，熟悉 Java 也会一点 Go ，偶尔也会在 C源码 边缘徘徊。写过很多有意思的技术博客，也还在研究并输出技术的路上，希望我的文章对你有帮助，非常欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。

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详解RDB持久化

save指令触发rdb

redis支持通过命令的方式持久化内存数据库数据，当我们键入save的时候，redis解析到这个指令之后，主线程直接调用saveCommand方法生成rdb文件落到磁盘中。

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我们可以在rdb.c文件中看到该方法的实现，可以看到为了避免脏写等问题，saveCommand会检查当前是否有rdb子进程执行，如果没有在子进程执行rdb持久化则直接调用rdbSave方法生成dump.rdb文件落盘：

//调用save指令其内部调用rdbSave完成rdb文件生成
void saveCommand(redisClient *c) {
	//检查是否子进程执行rdb，若有则直接返回
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Background save already in progress");
        return;
    }
    //调用rdbSave
    if (rdbSave(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {
        addReply(c,shared.ok);
    } else {
        addReply(c,shared.err);
    }
}

步入rdbSave即可看到生成临时rdb写入数据，然后数据刷盘，最后完成文件名原子修改的操作：

int rdbSave(char *filename) {
    char tmpfile[256];
    FILE *fp;
    rio rdb;
    int error;
	//生成一个tmp文件
    snprintf(tmpfile,256,"temp-%d.rdb", (int) getpid());
    fp = fopen(tmpfile,"w");
    if (!fp) {
        redisLog(REDIS_WARNING, "Failed opening .rdb for saving: %s",
            strerror(errno));
        return REDIS_ERR;
    }
	//调用rdbSaveRio完成数据写入
    rioInitWithFile(&rdb,fp);
    if (rdbSaveRio(&rdb,&error) == REDIS_ERR) {
        errno = error;
        goto werr;
    }
	//直接刷盘到磁盘，避免留在系统输出缓冲区
    /* Make sure data will not remain on the OS's output buffers */
    if (fflush(fp) == EOF) goto werr;
    if (fsync(fileno(fp)) == -1) goto werr;
    if (fclose(fp) == EOF) goto werr;

    //完成写入后文件重命名为dump.rdb
    if (rename(tmpfile,filename) == -1) {
        redisLog(REDIS_WARNING,"Error moving temp DB file on the final destination: %s", strerror(errno));
        unlink(tmpfile);
        return REDIS_ERR;
    }
   	//......
   	
    return REDIS_OK;

	//......
}

bgsave指令触发rdb

同时redis也支持后台持久化，如果用户需要考虑redis性能问题，可以直接通过bgsave指令创建rdb子进程完成数据库数据持久化。

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我们同样可以在rdb.c文件中看到bgsave指令调用的方法bgsaveCommand，可以看到如果没有子进程进行rdb或者aof，该指令会调用rdbSaveBackground完成异步数据持久化：

//调用rdbSaveBackground创建一个子进程生成rdb文件，不影响主线程
void bgsaveCommand(redisClient *c) {
	//如果有子进程执行rdb或者aof，则直接返回错误提醒
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Background save already in progress");
    } else if (server.aof_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Can't BGSAVE while AOF log rewriting is in progress");
    } else if (rdbSaveBackground(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {//调用rdbSaveBackground进行数据持久化
        addReplyStatus(c,"Background saving started");
    } else {
        addReply(c,shared.err);
    }
}

步入rdbSaveBackground可以看到，其内部还会检查一次是否有文件进行rdb，如果明确没有之后直接fork一个子进程出来调用上文所说的rdbSave完成数据持久化到dump.rdb中：

int rdbSaveBackground(char *filename) {
    pid_t childpid;
    long long start;

    if (server.rdb_child_pid != -1) return REDIS_ERR;

     //......

    start = ustime();
    if ((childpid = fork()) == 0) {//创建子进程
        int retval;

        /* Child */
        closeListeningSockets(0);
        redisSetProcTitle("redis-rdb-bgsave");
        retval = rdbSave(filename);//生成rdb文件
        if (retval == REDIS_OK) {
           

            //......
        }
        exitFromChild((retval == REDIS_OK) ? 0 : 1);//退出子进程
    } else {
       //......
    }
    return REDIS_OK; /* unreached */
}

RDB被动触发

redis被动触发由时间事件轮询处理，我们可以在redis.conf配置rdb被动触发持久化的时机，默认配置如下当60s生成10000或者300 生成10次改变亦或者900s生成1s，我们就会执行一次被动rdb持久化：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

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对应的我们可以在redis.c的serverCron函数在看到这段逻辑，它会遍历出我们配置的保存间隔配置saveparam，通过比对这3条配置的上次保存时间计算出时间间隔，以及当前redis变化书dirty看看是否符合要求，若如何要求则进行后台rdb持久化：

int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
  	//......

    /* Check if a background saving or AOF rewrite in progress terminated. */
    if (server.rdb_child_pid != -1 || server.aof_child_pid != -1) {
       	//......
        }
    } else {
       	//遍历3个配置的params，如果改变数和事件间隔配置要求则直接进行后台被动rdb持久化
         for (j = 0; j < server.saveparamslen; j++) {
            struct saveparam *sp = server.saveparams+j;

            
            if (server.dirty >= sp->changes && //查看变化数是否大于当前配置的changes
                server.unixtime-server.lastsave > sp->seconds && //查看时间间隔是否大于配置
                (server.unixtime-server.lastbgsave_try >
                 REDIS_BGSAVE_RETRY_DELAY ||
                 server.lastbgsave_status == REDIS_OK))
            {
              //......
              //执行异步持久化
                rdbSaveBackground(server.rdb_filename);
                break;
            }
         }

        	//......
         }
    }


 	//......
 
    return 1000/server.hz;
}

其他被动落盘时机

其实有些时候我们执行的某些执行也会进行rdb持久化，例如flushall刷盘指令,其调用函数flushallCommand就会时间串行执行rdb持久化：

//调用flush指令时会调用rdbSave进行数据持久化
void flushallCommand(redisClient *c) {
  	//......
    if (server.saveparamslen > 0) {
       	//串行执行rdb持久化
        int saved_dirty = server.dirty;
        rdbSave(server.rdb_filename);
      	//......
    }
    server.dirty++;
}

当我们关闭redis服务器的时候也会执行rdb串行持久化：

//服务器进程关闭时调用rdbSave生成rdb文件
int prepareForShutdown(int flags) {
      //......
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        //......
    }
    if (server.aof_state != REDIS_AOF_OFF) {
       //......
    }
    if ((server.saveparamslen > 0 && !nosave) || save) {
      
        if (rdbSave(server.rdb_filename) != REDIS_OK) {
             //......
            return REDIS_ERR;
        }
    }
      //......
    return REDIS_OK;
}

rdb写入文件数据详解

无论是rdbsave还是rdbbgsave对应的方法，其内部都会调用rdbSaveRio，它进行文件写入时对应写入数据大体顺序是:

  1. 写入REDIS大写。
  2. 补0填充长度。
  3. 写入当前redis版本号，以笔者源码为例则是6。
  4. 遍历数据库写入REDIS_RDB_OPCODE_SELECTDB表示开始存储数据库数据，这个值默认为254，redis会转为八进制376写入。
  5. 遍历当前数据库键值对key长度和key，value长度和value写入，后续数据库都是如此往复。
  6. 所有数据库写完后补REDIS_RDB_OPCODE_EOF和checksum用于后续rdb数据恢复的校验。

为保证读者更直观的了解redis持久化写入的内容，我们可以删除本地rdb文件，然后执行如下执行生成一个全新的rdb文件：

# 保存键值对
set key value
# 切换到1库
select 1
# 保存键值对到1库
set key-1 value
# 调用save进行数据持久化
save

正常情况下我们打开rdb文件会得到一堆类型乱码的内容，我们无法知晓写入的信息，我们可以直接键入od生成rdb文件16进制数据及其对应的ASCII字符：

od -A x -t x1c -v dump.rdb

最终我们就可以得到如下文件，可以看到数据格式和笔者上文所说基本一致：

#        大写REDIS          补0            254的8进制 当前数据库索引   键值对`key`长度和`key`，`value`长度和`value`      
#000000  52  45  44  49  53  30  30  30  36  fe  00  00  03  6b  65  79
         R   E   D   I   S   0   0   0   6 376  \0  \0 003   k   e   y
000010  05  76  61  6c  75  65  fe  01  00  05  6b  65  79  2d  31  05
       005   v   a   l   u   e 
#  254的8进制 当前数据库索引1  键值对key长度和key，value长度和value    
376 001  \0 005   k   e   y   -   1 005
000020  76  61  6c  75  65  ff  76  eb  e4  80  bd  df  66  11
         v   a   l   u   e 
# EOF 255八进制 剩下8位是对应的checksum
377   v 353 344 200 275 337   f 021
00002e

对应的我们给出这段源码，对应的写入流程如上文笔者所述：

int rdbSaveRio(rio *rdb, int *error) {
    dictIterator *di = NULL;
    dictEntry *de;
    char magic[10];
    int j;
    long long now = mstime();
    uint64_t cksum;

    if (server.rdb_checksum)
        rdb->update_cksum = rioGenericUpdateChecksum;
    snprintf(magic,sizeof(magic),"REDIS%04d",REDIS_RDB_VERSION);//对应redis 3个0 然后版本号，当前版本为6
    if (rdbWriteRaw(rdb,magic,9) == -1) goto werr;//上述魔数写入rdb文件
		//遍历数据库
    for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
        redisDb *db = server.db+j;
        dict *d = db->dict;
        if (dictSize(d) == 0) continue;
        di = dictGetSafeIterator(d);
        if (!di) return REDIS_ERR;

        /* Write the SELECT DB opcode */
        if (rdbSaveType(rdb,REDIS_RDB_OPCODE_SELECTDB) == -1) goto werr;//写入254，也就是内容中的376
        if (rdbSaveLen(rdb,j) == -1) goto werr;//写入当前库索引

       	//遍历当前键值对写入
        while((de = dictNext(di)) != NULL) {
            sds keystr = dictGetKey(de);
            robj key, *o = dictGetVal(de);
            long long expire;

            initStaticStringObject(key,keystr);
            expire = getExpire(db,&key);
            if (rdbSaveKeyValuePair(rdb,&key,o,expire,now) == -1) goto werr;//写入键值对
        }
        dictReleaseIterator(di);
    }
  //......

    /* EOF opcode */
    if (rdbSaveType(rdb,REDIS_RDB_OPCODE_EOF) == -1) goto werr;//写入结束符254 八进制为377

 
    cksum = rdb->cksum;
    memrev64ifbe(&cksum);
    if (rioWrite(rdb,&cksum,8) == 0) goto werr;//写入8位数校验和,其底层调用rioGenericUpdateChecksum，按照cksum到数组中获取就对应的值并
    return REDIS_OK;

//......
}

对应的我们步入rdbSaveKeyValuePair即可看到redis获取key长度和key，以及value长度和value并写入rdb文件的核心流程:

int rdbSaveKeyValuePair(rio *rdb, robj *key, robj *val,
                        long long expiretime, long long now)
{
   	//......

    /* Save type, key, value */
    if (rdbSaveObjectType(rdb,val) == -1) return -1;//写入类型以字符串形式就是0
    if (rdbSaveStringObject(rdb,key) == -1) return -1;//写入key长度和key
    if (rdbSaveObject(rdb,val) == -1) return -1;//写入value长度和value
    return 1;
}

小结

自此我们将redis持久化策略rdb都分析完成了，希望对你有帮助。

我是 sharkchili ，CSDN Java 领域博客专家，开源项目—JavaGuide contributor，我想写一些有意思的东西，希望对你有帮助，如果你想实时收到我写的硬核的文章也欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。
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