学习笔记-Redis设计与实现-RDB持久化

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10.1 RDB文件的创建和载入
　　SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。
　　BGSAVE命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程继续处理命令请求。
　　RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，Redis并没有专门用于载入RDB文件的命令，只要Redis服务器在启动时检测到RDB文件存在，就会自动载入RDB文件。
　　因为AOF文件的更新频率通常比RDB文件的更新频率高，所以：

• 　　如果服务器开启了AOF持久化功能，那么服务器会优先使用AOF文件来还原数据库状态。
  
• 　　只有在AOF持久化功能处于关闭状态时，服务器才会使用RDB文件来还原数据库状态。
  

10.1.1SAVE命令执行时的服务器状态
　　当SAVE命令执行时，Redis服务器会被阻塞，当SAVE命令正在执行时，客户端发送的所有命令请求都会被拒绝。
　　只有在服务器执行完SAVE命令、重新开始接受命令请求之后，客户端发送的命令才会被处理。
10.1.2BGSAVE命令执行时的服务器状态
　　因为BGSAVE命令的保存工作是由子进程执行的，所以在子进程创建RDB文件的过程中，Redis服务器仍然可以继续处理客户端的命令请求，但是，在BGSAVE命令执行期间，服务器处理SAVE、BGSAVE、BGREWITEAOF三个命令的方式会和平时有所不同。

• 　　在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的SAVE命令会被服务器拒绝，服务器禁止SAVE命令和BGSAVE命令同时执行是为了避免父进程和子进程同时执行两个rdbSave调用，防止产生竞争条件。
  
• 　　在BGSAVE命令执行期间，客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝，因为同时执行两个BGSAVE命令也会产生竞争条件。
  
• 　　BGREWRITEAOF和BGSAVE另个命令不能同时执行：
  
• 　　如果BGSAVE命令正在执行，客户端发送的BGREWRITEAOF命令会被延迟到BGSAVE命令执行完毕之后执行。
  
• 　　BGREWRITEAOF命令正在执行，客户端发送的BGSAVE命令会被服务器拒绝。
  

　　BGREWRITEAOF和BGSAVE都由子进程执行，都同时执行大量的磁盘写操作，对性能有影响。
10.1.3 RDB文件载入时的服务器状态
　　服务器在载入RDB文件期间，会一直处于阻塞状态，直到载入工作完成为止。
10.2 自动间隔性保存
　　因为BGSAVE命令可以在不阻塞服务器进程的情况下执行，所以Redis允许用户通过设置服务器配置的save选项，让服务器每隔一段时间自动执行一次BGSAVE命令。
　　用户可以通过save选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会执行BGSAVE命令。
　　当Redis服务器启动时，用户可以通过指定配置文件或者传入启动参数的方式设置save选项，如果用户没有主动设置save选项，那么服务器会为save选项设置默认条件。
10.2.2 dirty计数器和lastsave属性
　　出了saveparams数组外，服务器状态还维持着一个dirty计数器，以及一个lastsave属性：

• 　　dirty计数器记录距离上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令之后，服务器对数据库状态（服务器中的所有数据库）进行了多少次修改。
  
• 　　lastsave属性时一个UNIX时间戳，记录了服务器上一次成功执行SAVE命令或者BGSAVE命令的时间。
  

10.2.3 检查保存条件是否满足
　　Redis的服务器周期性操作函数serverCron默认每隔100毫秒就会执行一次，该函数用于对正在运行的服务器进行维护，它的其中一项工作就是检查save选项所设置的保存条件是否已经满足，如果满足的话，就执行BGSAVE命令。
10.3 RDB文件结构

　　RDB文件的最开头是REDIS部分，这个部分的长度为5字节，保存着“REDIS”五个字符。通过这五个字符，程序可以在载入文件时，快速检查所载入的文件是否RDB文件。
　　db_version长度为4字节，它的值时一个字符串表示的整数，这个整数记录了RDB文件的版本号。
　　database部分包含着零个或任意多个数据库，以及各个数据库中的键值对数据：

• 　　如果服务器的数据库状态为空（所有数据库都是空的），那个这个部分也为空，长度为0字节。
  
• 　　如果服务器的数据库状态为非空，那么这个部分也为非空。
  

　　EOF常量的长度为1字节，这个常量标志着RDB文件正文内容的结束。
　　check_sum是一个8字节的无符号整数，保存着一个校验和，这个校验和是程序通过REDIS、db_version、databases、EOF四个部分的内容进行计算得出的。服务器在载入RDB文件时，会将载入数据所计算出的校验和与check_sum所记录的校验和进行对比，以此来检查RDB文件是否有出错或者损坏的情况出现。
10.3.1 databases部分
　　每个非空数据库在RDB文件中都可以保存为SELECTDB、db_number、key_value_pairs三个部分。

　　SELECTDB常量的长度为1字节，当读入程序遇到这个值的时候，它直到接下来要读入的将是一个数据库号码。
　　Db_number保存着一个数据库号码，根据号码的大小不同，这个部分的长度可以是1字节、2字节或者5字节。当程序读入db_number部分之后，服务器会调用SELECT命令，根据读入的数据库号码进行数据库切换，使得之后读入的键值对可以载入到正确的数据库中。
　　Key_value_pairs部分保存了数据库中的所有键值对数据，如果键值对带有过期时间，那么过期时间也会和键值对保存在一起。
10.3.2 key_value_pairs部分
　　不带过期时间的键值对在RDB文件中由TYPE、key、value三部分组成。

　　TYPE记录了value的类型，长度为1字节：

• REDIS_RDB_TYPE_STRING
  
• REDIS_RDB_TYPE_LIST
  
• REDIS_RDB_TYPE_SET
  
• REDIS_RDB_TYPE_ZSET
  
• REDIS_RDB_TYPE_HASH
  
• REDIS_RDB_TYPE_LIST_ZIPLIST
  
• REDIS_RDB_TYPE_SET_INTSET
  
• REDIS_RDB_TYPE_ZSET_ZIPLIST
  
• REDIS_RDB_TYPE_HASH_ZIPLIST
  

　　带过期时间的键值对在RDB文件中的结构

• 　　EXPIRETIME_MS常量的长度为1字节，它告知读入程序，接下来要读入的将是一个以毫秒为单位的过期时间。
  
• 　　ms是一个8字节长的带符号整数，记录着一个以毫秒为单位的UNIX时间戳。
  

10.3.3 value的编码
　　1、字符串对象
　　2、列表对象
　　3、集合对象
　　4、哈希表对象
　　5、有序集合对象
　　6、INTSET编码的集合
　　7、ZIPLIST编码的列表、哈希表或者有序集合
10.4 分析RDB文件
10.4.1 不包含任何键值对的RDB文件
　　当一个RDB文件没有包含任何数据库数据时，这个RDB文件将由以下四个部分组成：

• 　　五个字节的“REDIS”字符串。
  
• 　　四个字节的版本号(db_version)。
  
• 　　一个字节的EOF常量。
  
• 　　八个字节的校验和(check_sum)。
  

10.4.2 包含字符串键的RDB文件
10.4.3 包含带有过期时间的字符串键的RDB文件
10.4.4 包含一个集合键的RDB文件
10.4.5 关于分析RDB文件的说明

• 　　RDB文件用于保存和还原Redis服务器所有数据库中的所有键值对数据。
  
• 　　SAVE命令由服务器进程直接执行保存操作，所以该命令会阻塞服务器。
  
• 　　BGSAVE命令由子进程执行保存操作，所以该命令不会阻塞服务器。
  
• 　　服务器状态中会保存所有用save选项设置的保存条件，当任意一个保存条件被满足时，服务器会执行BGSAVE命令。
  
• 　　RDB文件时一个经过压缩的二进制文件，由多个部分组成。
  
• 　　对于不同类型的键值对，RDB文件会使用不同的方式来保存它们。