Redis 中 bgsave 方式持久化的细节问题

文章目录
1.RDB的基本概念
2.RDB的触发方式
2-1、配置文件
2-2、手工触发
2-3、其他触发方式
3.bgsave的工作流程
3-1、什么是cow
3-2、Redis面临的问题
3-3、Redis的cow

因为有小伙伴问Redis的bgsave命令里面，cow(copy on write)到底是如何实现的，所以顺便复习一下RDB相关的知识点。

1.RDB的基本概念
Redis有两种数据持久化的方式：AOF和RDB。

简单来说，AOF是记录数据增量的方式，将每次对服务器写的操作存入日志（类似MySQL的binlog）；而RDB是记录全量数据，根据指定的时间间隔对数据进行快照存储，以二进制格式文件（后缀RDB）保存在硬盘当中。

2.RDB的触发方式
2-1、配置文件
最常见的使用RDB进行持久化的方式，是在配置文件中配置Redis进行快照保存的时机：

save [seconds] [changes]

意为在[seconds]秒内如果发生了[changes]次数据修改，则进行一次RDB快照保存，例如

save 60 100

可以配置多条save指令，让Redis执行多级的快照保存策略。

Redis默认开启RDB快照，默认的RDB策略如下：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

2-2、手工触发
也可以直接使用手工命令的方式触发RDB生成快照文件。

一种是 save 命令

redis> save
OK

save 命令是同步方式生成快照，会造成Redis阻塞，所有后续到达的命令要等待save完成以后才能执行。

另一种是 bgsave 命令

redis> bgsave
Background saving started

bgsave 命令采用异步方式生成快照，Redis会fork出一个子进程进行RDB文件的生成。

Redis只有在fork子进程时被阻塞，子进程完成快照生成的同时，Redis可以正常工作。

2-3、其他触发方式

3.bgsave的工作流程
重点说一下 bgsave 是如何使用异步方式生成快照的。

一般资料提到这里的时候都是一句话带过，说Redis创建子进程以后，利用cow方式完成快照文件的生成。这没有错，但是大多数都没说清楚这个cow是如何工作的。

我甚至在一些博客上看到“fork消耗额外内存”、“fork时对内存的消耗比较大”这样的说法。

这其实是没有理解清楚Redis fork出来的子进程是如何工作的。

3-1、什么是cow
cow = copy on write

这是一种简单的读写分离思想，适用于读多写少的并发场景。比如黑白名单，热点文章等等。

正常情况下我们说cow，指的是修改共享资源时，将共享资源copy一份，加锁后修改，再将原容器的引用指向新的容器。

对于java来说，是有线程的cow容器的，比如CopyOnWriteArrayList。

另外就是cow保证的是最终一致性而不是强一致。

3-2、Redis面临的问题
在Redis生成快照这个问题上，显然不能直接使用标准的cow流程来操作。

很简单，这会导致Redis的可用内存容量就直接减半。

cow的第一步是要将Redis在内存中的内容copy一份副本；然后主进程操作原数据，进行正常的读写操作，子进程利用副本专心写盘，写完以后销毁子进程。

真的直接copy一份副本的话，多少内存够用啊？这不是简单的copy一个java容器那么简单。

3-3、Redis的cow

Redis创建子进程以后，根本不进行数据的copy，主进程与子线程是共享数据的。主进程继续对外提供读写服务。
虽然不copy数据，但是kernel会把主进程中的所有内存页的权限都设为read-only，主进程和子进程访问数据的指针都指向同一内存地址。
主进程发生写操作时，因为权限已经设置为read-only了，所以会触发页异常中断（page-fault）。在中断处理中，需要被写入的内存页面会复制一份，复制出来的旧数据交给子进程使用，然后主进程该干啥就干啥。

也就是说，在进行IO操作写盘的过程中（on write），对于没有改变的数据，主进程和子进程资源共享；只有在出现了需要变更的数据时（写脏的数据），才进行copy操作。

在最理想的情况下，也就是生成RDB文件的过程中，一直没有写操作的话，就根本不会发生内存的额外占用。

当然，仍然需要合理配置Linux的内存分配策略。避免在写操作过于集中时，发生因为物理内存不足导致fork失败的情况。