Redis:一文带你了解RDB
宕机后的Redis如何实现快速恢复？采用AOF进行故障恢复，需要对操作日志逐一执行一遍就会影响Redis的正常使用，那么有没有一种方法可以既保证可靠性，又能够在宕机时实现快速恢复？
内存快照-内存中的数据在某一时刻的状态记录，类似于当你给朋友拍照时，一张照片就能把朋友一瞬间的形象完全记录下来。
如果redis能够像照片的记录效果，将某一时刻的状态以文件的形式写入到磁盘中，即便宕机时，快照文件也不会丢失，数据的可靠性也就有了保证，快照文件即为RDB文件-Redis DataBase缩写；
拍照的时候，通常需要考虑两个问题：
- 如何取景？打算把哪些人、哪些物拍到照片中；
- 按快门前，人不能动，否则照片就会模糊；
内存快照，相当于给数据拍照片，需要考虑两个问题：
- 对哪些数据执行快照，关系到快照的执行效率问题；
- 做快照时，数据还能CRUD吗?Redis是否被阻塞，能否正常处理请求？
给哪些内存数据执行快照？
Redis为了提供保证所有数据的可靠性，需要执行全量快照，类似于100个人拍合影，将所有人都拍进照片里，好处是记录所有的数据到磁盘，那么带来的问题就是全量数据越多,RDB文件就越大，往磁盘上写数据的时间开销就越大。
Redis而言，它的单线程模型就决定了，我们要尽量避免所有会阻塞主线程的操作。Redis提供了两个命令来生成RDB文件，分别是save和bgsave。
- save：在主线程中执行，会导致阻塞；
- bgsave：创建一个子进程，专门用于写入RDB文件，避免了主线程的阻塞，这也是Redis RDB文件生成的默认配置。
快照时数据能修改吗？
在给别人拍照时，一旦对方动了，那么这张照片就拍糊了，我们就需要重拍，所以我们当然希望对方保持不动。对于内存快照而言，我们也不希望数据“动”。
如果快照执行期间数据不能被修改，是会有潜在问题的。Redis不能处理对这些数据的写操作，无疑就会给业务服务带来巨大的影响。bgsave可以避免阻塞，但是其职能处理读操作，不能修改正在执行快照的数据。
为了快照暂停写操作是不能够接受的，Redis就会借助操作系统提供的写时复制技术**（Copy-On-Write, COW）**，在执行快照的同时，正常处理写操作。
bgsave子进程是由主线程fork生成的，可以共享主线程的所有内存数据。bgsave子进程运行后，开始读取主线程的内存数据，并把它们写入RDB文件。
如果主线程对这些数据也都是读操作（例如图中的键值对A），那么，主线程和bgsave子进程相互不影响。但是，如果主线程要修改一块数据（例如图中的键值对C），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数据写入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。
Redis会使用bgsave对当前内存中的所有数据做快照，这个操作是子进程在后台完成的，这就允许主线程同时可以修改数据。这时就需要考虑多久做一次快照？
多久做一次快照？
快照的间隔时间变得很短，即使某一时刻发生宕机了，因为上一时刻快照刚执行，丢失的数据也不会太多。但是，这其中的快照间隔时间就很关键了。
虽然bgsave执行时不阻塞主线程，但是，如果频繁地执行全量快照，也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的压力，多个快照竞争有限的磁盘带宽，前一个快照还没有做完，后一个又开始做了，容易造成恶性循环。
- bgsave子进程需要通过fork操作从主线程创建出来。虽然，子进程在创建后不会再阻塞主线程，但是，fork这个创建过程本身会阻塞主线程，而且主线程的内存越大，阻塞时间越长。如果频繁fork出bgsave子进程，这就会频繁阻塞主线程了。
增量快照
所谓增量快照，就是指，做了一次全量快照后，后续的快照只对修改的数据进行快照记录，这样可以避免每次全量快照的开销。在第一次做完全量快照后，T1和T2时刻如果再做快照，我们只需要将被修改的数据写入快照文件就行。但是，这么做的前提是，我们需要记住哪些数据被修改了。你可不要小瞧这个“记住”功能，它需要我们使用额外的元数据信息去记录哪些数据被修改了，这会带来额外的空间开销问题。如下图所示：
Redis 4.0中提出了一个混合使用AOF日志和内存快照的方法。简单来说，内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用AOF日志记录这期间的所有命令操作。
这样一来，快照不用很频繁地执行，这就避免了频繁fork对主线程的影响。而且，AOF日志也只用记录两次快照间的操作，也就是说，不需要记录所有操作了，因此，就不会出现文件过大的情况了，也可以避免重写开销。
如下图所示，T1和T2时刻的修改，用AOF日志记录，等到第二次做全量快照时，就可以清空AOF日志，因为此时的修改都已经记录到快照中了，恢复时就不再用日志了。
这个方法既能享受到RDB文件快速恢复的好处，又能享受到AOF只记录操作命令的简单优势。
内存快照的局限性就是在于其记录的是全量数据，耗时耗力。虽然Redis采用了bgsave和写时复制的方式，尽可能的减少了内存快照对正常读写的影响，但是频繁快照是不能够接受的。混合使用RDB和AOF，正好可以取两者之长，避两者之短，以较小的性能开销保证数据可靠性和性能。
对于AOF和RDB的选择问题，可以参考以下几点：
- 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;
- 如果只使用AOF，优先使用everysec的配置选项，其在可靠性和性能之间取了一个平衡；
参考文献
1、极客时间-Redis核心技术与实战；