Redis——AOF持久化

除了RDB持久化功能之外，Redis还提供了AOF（Append Only File）持久化功能。与RDB持久化通过保存数据库中的键值对来记录数据库状态不同，AOF持久化是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态的，如下所示：

AOF持久化的实现

AOF持久化功能的实现可以分为命令追加(append),文件写入，文件同步(sync)三个步骤。

命令追加：

当AOF持久化功能处于打开状态时，服务器在执行一个写命令之后，会以协议格式将被执行的写命令追加到服务器状态的aof_but缓冲区的末尾：

struct redisServer
{
   //……
   sds aof_buf;      /* AOF buffer, written before entering the event loop */
   //……
}

AOF文件的写入和同步

如果用户没有主动为appendfsync选项设置值，那么appendfsync选项的默认值为everysec。

    文件的写入和同步

为了提高文件的写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数，将一些数据写入到文件的时候，操作系统通常会将写入数据库暂时保存在一个内存缓冲区里面，等到缓冲区的空间被填满，或者超过了指定的时限之后，才真正地将缓冲区中的数据写入到磁盘里面。

    这种做法虽然提高了效率，但也为写入数据库带来了安全问题，因为如果计算机发生停机，那么保存在内存缓冲区里面的写入数据将会丢失。

    为此，系统提供了fsync和fdatasync两个同步函数，它们可以强制让操作系统立即将缓冲区的数据写入到磁盘里面，从而确保写入数据的安全性。

AOF持久化的效率和安全性

服务器配置appendfsync选项的值直接决定AOF持久化功能的效率和安全性。

当appendfsync的值为always时，服务器在每个事件循环都要将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，并且同步AOF文件，所以always的效率是appendfsync选项三个值当中最慢的一个，但从安全性来说，always也是最安全的，因为即使出现故障停机，AOF持久化也只会丢失一个事件循环中所产生的命令数据。

当appendfsync的值为everysec时，服务器在每个事件循环都要将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，并且每隔一秒就要在子进程中对AOF文件进行一次同步。从效率上来讲，everysec模式足够快，并且就算出现故障停机，数据库也只是丢失一秒的命令数据。

当appendfsync的值为no时，服务器在每个事件循环都要将aof_buf缓冲区中的所有内容写入到AOF文件，至于何时对AOF文件进行同步，则由操作系统控制。因为处于no模式下的flushAppendOnlyFile调用无须执行同步操作，所以该模式下的AOF文件写入速度总是最快的，不过因为这种模式会在系统缓存中积累一段时间的写入数据，所以该模式的单次同步时长通常是三种模式中时间最长的。从平摊操作的角度来看，no模式和evevrysec模式的效率类似，当出现故障停机时，使用no模式的服务器将丢失上次同步AOF文件之后的所有写命令数据。

AOF文件的载入与数据还原

因为AOF文件里面包含了重建数据库状态所需的所有写命令，所以服务器只要读入并重新执行一遍AOF文件里面保存的写命令，就可以还原服务器关闭之前的数据库状态。

AOF重写

因为AOF持久化是通过保存被执行的命令来记录数据库状态的，所以随着服务器运行时间的流逝，AOF文件中的内容会越来越多，文件的体积也会越来越大，如果不加以控制的话，体积过大的AOF文件很可能对Redis服务器，甚至整个宿主计算机造成影响，并且AOF文件的体积越大，使用AOF文件来进行数据还原所需的时间就越多。

为了解决AOF文件体积膨胀的问题，Redis提供了AOF文件重写(rewrite)功能。通过该功能，Redis服务器可以创建一个新的AOF文件来代替现有的AOF文件，新旧两个AOF文件所保存的数据库状态相同，但新AOf文件不会包含任何浪费空间的冗余命令，所以新AOF文件的体积通常会比旧AOF文件的体积要小很多。

AOF文件重写的实现

虽然Redis将生成新AOF文件代替旧AOF文件的功能命令为“AOF文件重写”，但是实际上，AOF文件重写并不需要对现有的AOF文件进行任何读取，分析或者写入操作，这个功能是通过读取服务器当前的数据库状态来实现的。

重点

AOF 文件通过保存所有修改数据库的写命令请求来记录服务器的数据库状态。
AOF文件中的所有命令都以Redis命令请求协议的格式保存。
命令请求会先保存到AOF缓冲区里面，之后再定期写入并同步到AOF文件。
appendfsync 选项的不同值对AOF持久化功能的安全性以及Redis服务器的性能有很大的影响。
服务器只要载入并重新执行保存在AOF文件中的命令，就可以还原数据库本来的状态。
AOF重写可以产生一个新的AOF文件，这个新的AOF文件和原有的AOF文件所保存的数据库状态一样，但体积更小。
AOF重写是一个有歧义的名字，该功能是通过读取数据库中的键值对来实现的，程序无需对现有AOF文件进行任何读入，分析或者写入操作。
在执行BGREWRITEAOF命令时，Redis服务器会维护一个AOF重写缓冲区，该缓冲区会在子进程创建新AOF文件期间，记录服务器执行的所有写命令。当子进程写完成创建新AOF文件的工作之后，服务器会将重写缓冲区中的所有内容追加到新AOF文件的末尾，使得新旧两个AOF文件所保存的数据库状态一致。最后，服务器用新的AOF文件替换旧的AOF文件，以此来完成AOF文件重写操作。