Redis深入學習筆記（三）RDB及AOF流程
RDB是Redis持久化數據的一種方式，是執行時間點的Redis內存快照，redis數據還原時加載rdb文件，Redis的主從數據同步也是基於RDB實現的。
RDB流程：
1）執行bgsave命令，Redis父進程判斷當前是否存在正在執行的子進程，如RDB/AOF子進程，如果存在bgsave命令直接返回。
2）父進程執行fork操作創建子進程，fork操作過程中父進程會阻塞，通過info stats命令查看latest_fork_usec選項，可以獲取最近一個fork操作的耗時，單位為微秒。
3）父進程fork完成後，bgsave命令返回“Background saving started”信息並不再阻塞父進程，可以繼續響應其他命令。
4）子進程創建RDB文件，根據父進程內存生成臨時快照文件，完成後對原有文件進行原子替換。執行lastsave命令可以獲取最後一次生成RDB的時間，對應info統計的rdb_last_save_time選項。
5）進程發送信號給父進程表示完成，父進程更新統計信息，具體見info Persistence下的rdb_*相關選項。
AOF是Redis持久化數據的另一種方式，這種方式以日誌形式記錄每一條操作，當redis恢復數據時，還原所有操作。
AOF流程：
1）所有的寫入命令會追加到aof_buf中。
2）AOF緩沖區根據對應的策略向硬盤做同步操作。
3）隨著AOF文件越來越大，需要定期對AOF文件進行重寫，達到壓縮的目的。
4）當Redis服務器重啟時，可以加載AOF文件進行數據恢復。
AOF緩沖區同步文件策略（配置appendfsync參數）說明：
always:命令寫入aof_buf後調用系統fsync操作同步到AOF文件，fsync完成後線程返回
everysec:命令寫入aof_buf後調用系統write操作，write完成後線程返回。fsync同步文件操作由專門線程每秒調用一次
no:命令寫入aof_buf後調用系統write操作，不對AOF文件做fsync同步，同步硬盤操作由操作系統負責，通常同步周期最長30s
配置為always時，每次寫入都要同步AOF文件，在一般的SATA硬盤上，Redis只能支持大約幾百TPS寫入，顯然跟Redis高性能特性背道而馳，不建議配置。
配置為no，由於操作系統每次同步AOF文件的周期不可控，而且會加大每次同步硬盤的數據量，雖然提升了性能，但數據安全性無法保證。
配置為everysec，是建議的同步策略，也是默認配置，做到兼顧性能和數據安全性。理論上只有在系統突然宕機的情況下丟失1秒的數據。
(策略選擇根據業務不同進行選擇)
系統調用write和fsync說明：
write操作會觸發延遲寫（delayed write）機制，Linux在內核提供頁緩沖區用來提高硬盤IO性能，write操作在寫入系統緩沖區後直接返回，同步硬盤操作依賴於系統調度機制，例如：
緩沖區頁空間寫滿或達到特定時間周期。同步文件之前，如果此時系統故障宕機，緩沖區內數據將丟失。
fsync針對單個文件操作（比如AOF文件），做強制硬盤同步，fsync將阻塞直到寫入硬盤完成後返回，保證了數據持久化。
子進程通過fork操作產生，占用內存大小等同於父進程，理論上需要兩倍的內存來完成持久化操作，但Linux有寫時復制機制（copy-on-write）。父子進程會共享相同的物理內存頁，當父進程處理寫請求時會把要修改的頁創建副本，而子進程在fork操作過程中共享整個父進程內存快照。避免在大量寫入時做子進程重寫操作，這樣將導致父進程維護大量頁副本，造成內存消耗。
Linux kernel在2.6.38內核增加了Transparent Huge Pages（THP），支持huge page（2MB）的頁分配，默認開啟。當開啟時可以降低fork創建子進程的速度，但執行fork之後，如果開啟THP，復制頁單位從原來4KB變為2MB，會大幅增加重寫期間父進程內存消耗。建議設置“sudo echonever>/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled”關閉THP。
RDB和AOF對比：
RDB文件緊湊小巧，RDB文件生成又子進程完成，不會阻塞主進程,並且可以利用多核CPU資源，數據的恢復速度也比AOF快，但是RDB方式容易丟失數據，有些公司為了充分利用CPU資源，將Redis進程與cpu核心進行綁定，進行RDB時子進程與父進程會發生資源競爭，影響服務吞吐。
AOF更加安全，可以將數據更加及時的同步到文件中，但是AOF需要較多的磁盤IO開支，AOF文件尺寸較大，文件內容恢復數度相對較慢。
註：文中圖片皆來自書中。
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