【資料庫】Redis進階篇

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繼續接著上一篇【資料庫】Redis基礎篇

事務

為了保證多條命令組合的原子性，Redis提供了簡單的事務功能以及整合Lua指令碼來解決這個問題。簡單介紹Redis中事務的使用方法以及它的侷限性。

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> sadd user:a:follow user:b
QUEUED
127.0.0.1:6379> zadd user:b:fans 1 user:a
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 1
2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
127.0.0.1:6379> sismember user:a:follow user:b
(integer) 1
複製程式碼

Redis提供了簡單的事務功能，將一組需要一起執行的命令放到multi和 exec兩個命令之間。

multi命令代表事務開始。 exec命令代表事務結束。 它們之間的命令是原子順序執行的。 它不支援事務中的回滾特性。

Lua指令碼

基本語法教程可參考下面這個網址： www.runoob.com/lua/lua-tut…

在Redis中執行Lua指令碼有兩種方法：eval和evalsha。

釋出訂閱

Redis提供了基於“釋出/訂閱”模式的訊息機制，此種模式下，訊息釋出 者和訂閱者不進行直接通訊，釋出者客戶端向指定的頻道（channel）釋出訊息，訂閱該頻道的每個客戶端都可以收到該訊息。

1. 釋出訊息

publish channel:sports "Tim won the championship"
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2. 訂閱訊息

subscribe channel:sports
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有關訂閱命令有兩點需要注意：

• 客戶端在執行訂閱命令之後進入了訂閱狀態，只能接收subscribe、 psubscribe、unsubscribe、punsubscribe的四個命令。
• 新開啟的訂閱客戶端，無法收到該頻道之前的訊息，因為Redis不會對 釋出的訊息進行持久化。

Redis釋出訂閱與成熟MQ的比較

（1）MQ支援多種訊息協議，包括AMQP，MQTT，Stomp等，並且支援JMS規範，但Redis沒有提供對這些協議的支援； （2）MQ提供持久化功能，但Redis無法對訊息持久化儲存，一旦訊息被髮送，如果沒有訂閱者接收，那麼訊息就會丟失； （3）MQ提供了訊息傳輸保障，當客戶端連線超時或事務回滾等情況發生時，訊息會被重新傳送給客戶端，Redis沒有提供訊息傳輸保障。

總之，MQ所提供的功能遠比Redis釋出訂閱要複雜，畢竟Redis不是專門做釋出訂閱的，但是如果系統中已經有了Redis，並且需要基本的釋出訂閱功能，就沒有必要再安裝MQ了，因為可能MQ提供的功能大部分都用不到，而且你可以容忍redis釋出訂閱的缺點的話，可以考慮用它。

持久化

Redis支援RDB和AOF兩種持久化機制，持久化功能有效地避免因程式退出造成的資料丟失問題，當下次重啟時利用之前持久化的檔案即可實現資料恢復。

RDB持久化

RDB持久化是把當前程式資料生成快照儲存到硬碟的過程，觸發RDB持 久化過程分為手動觸發和自動觸發。

手動觸發和自動觸發操作方法參考這位大神的文章： www.cnblogs.com/ysocean/p/9…

RDB的優缺點 優點：

1. RDB是一個緊湊壓縮的二進位制檔案，代表Redis在某個時間點上的資料快照。非常適用於備份，全量複製等場景。比如每6小時執行bgsave備份，並把RDB檔案拷貝到遠端機器或者檔案系統中（如hdfs），用於災難恢復。
2. Redis載入RDB恢復資料遠遠快於AOF的方式。

缺點：

1. RDB方式資料沒辦法做到實時持久化/秒級持久化。因為bgsave每次運 行都要執行fork操作建立子程式，屬於重量級操作，頻繁執行成本過高。
2. RDB檔案使用特定二進位制格式儲存，Redis版本演進過程中有多個格式的RDB版本，存在老版本Redis服務無法相容新版RDB格式的問題。 針對RDB不適合實時持久化的問題，Redis提供了AOF持久化方式來解決。

AOF持久化

AOF（append only file）持久化：以獨立日誌的方式記錄每次寫命令，重啟時再重新執行AOF檔案中的命令達到恢復資料的目的。 AOF的主要作用是解決了資料持久化的實時性，目前已經是Redis持久化的主流方式。

開啟AOF，通過修改redis.conf配置檔案

appendonly yes    ##預設不開啟。
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AOF檔名通過appendfilename配置設定，預設檔名appendonly.aof。儲存路徑同RDB持久化方式一致，通過dir配置指定。

AOF的工作流程如下圖：

1）所有的寫入命令會追加到aof_buf（緩衝區）中。 2）AOF緩衝區根據對應的策略向硬碟做同步操作。 3）隨著AOF檔案越來越大，需要定期對AOF檔案進行重寫，達到壓縮的目的。 4）當Redis伺服器重啟時，可以載入AOF檔案進行資料恢復。

更詳細的工作原理可以參考書籍【Redis開發與運維(付磊)】 或者參考這篇文章： redisbook.readthedocs.io/en/latest/i…

溫馨提示 **場景：**AOF檔案可能存在結尾不完整的情況，比如機器突然掉電導致AOF尾部檔案命令寫入不全。

解決方法：

1. 對於錯誤格式的AOF檔案，先進行備份，然後採用redis-check-aof --fix命令進行修復，修復後使用diff-u對比資料的差異，找出丟失的資料，有些可以人工修改補全。

2. Redis為我們提供了aof-load-truncated配置來相容這種情況，預設開啟。載入AOF時，當遇到此問題時會忽略並繼續啟動，同時列印如下警告日誌：

# !!! Warning: short read while loading the AOF file !!!
# !!! Truncating the AOF at offset 397856725 !!!
# AOF loaded anyway because aof-load-truncated is enabled
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持久化的優化

Redis持久化功能一直是影響Redis效能的高發地。主要有以下方面

1. fork操作 起因：對於高流量的Redis例項OPS可達5萬以上，如果fork操作耗時在秒級別將拖慢Redis幾萬條命令執行，對線上應用延遲影響非常明顯。正常情況下fork耗時應該是每GB消耗20毫秒左右。可以在info stats統計中查latest_fork_usec指標獲取最近一次fork操作耗時，單位微秒。

優化： 1）優先使用物理機或者高效支援fork操作的虛擬化技術，避免使用Xen。 2）控制Redis例項最大可用記憶體，fork耗時跟記憶體量成正比，線上建議每個Redis例項記憶體控制在10GB以內。 3）合理配置Linux記憶體分配策略，避免實體記憶體不足導致fork失敗。 4）降低fork操作的頻率，如適度放寬AOF自動觸發時機，避免不必要的全量複製等。

2. CPU CPU開銷分析。子程式負責把程式內的資料分批寫入檔案，這個過程屬於CPU密集操作，通常子程式對單核CPU利用率接近90%。 CPU消耗優化。Redis是CPU密集型服務，不要做繫結單核CPU操作。由於子程式非常消耗CPU，會和父程式產生單核資源競爭。 不要和其他CPU密集型服務部署在一起，造成CPU過度競爭。如果部署多個Redis例項，儘量保證同一時刻只有一個子程式執行重寫工作。

3. 記憶體 記憶體消耗優化： 1）同CPU優化一樣，如果部署多個Redis例項，儘量保證同一時刻只有一個子程式在工作。 2）避免在大量寫入時做子程式重寫操作，這樣將導致父程式維護大量頁副本，造成記憶體消耗。

4. 硬碟 優化方法如下： a）不要和其他高硬碟負載的服務部署在一起。如：儲存服務、訊息佇列服務等。 b）AOF重寫時會消耗大量硬碟IO，可以開啟配置no-appendfsync-on-rewrite，預設關閉。表示在AOF重寫期間不做fsync操作。 c）當開啟AOF功能的Redis用於高流量寫入場景時，如果使用普通機械磁碟，寫入吞吐一般在100MB/s左右，這時Redis例項的瓶頸主要在AOF同步硬碟上。 d）對於單機配置多個Redis例項的情況，可以配置不同例項分盤儲存AOF檔案，分攤硬碟寫入壓力。

注：配置no-appendfsync-on-rewrite=yes時，在極端情況下可能丟失整個AOF重寫期間的資料，需要根據資料安全性決定是否配置。

5.AOF追加阻塞 當開啟AOF持久化時，常用的同步硬碟的策略是everysec，用於平衡效能和資料安全性。對於這種方式，Redis使用另一條執行緒每秒執行fsync同步硬碟。當系統硬碟資源繁忙時，會造成Redis主執行緒阻塞，

阻塞流程分析： 1）主執行緒負責寫入AOF緩衝區。 2）AOF執行緒負責每秒執行一次同步磁碟操作，並記錄最近一次同步時間。 3）主執行緒負責對比上次AOF同步時間：如果距上次同步成功時間在2秒內，主執行緒直接返回。如果距上次同步成功時間超過2秒，主執行緒將會阻塞，直到同步操作完成。

優化AOF追加阻塞問題主要是優化系統硬碟負載,優化方法參考第4點。

總結

本文主要學習Redis的事務、釋出訂閱、以及持久化。 後續會繼續學習Redis叢集等方面的知識。

最後

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