前段時間表妹收到了小米秋招補錄的面試邀請，一面還算順利，很快就通過了，但在看二面面試錄屏的時候，我發(fā)現(xiàn)了一個問題，有一道面試題回答的不是很好，也就是我們今天要聊的這個問題：Redis 如何保證數(shù)據(jù)不丟失？

很多人看到這個問題的第一反應(yīng)是，這個問題不難，就是 Redis 的持久化技術(shù)嘛！但如果你這樣回答，可能只能得 50 分，連及格線都沒到，為什么呢？

因為，Redis 保證數(shù)據(jù)不丟失的主要手段有兩個：

• 持久化
• 集群運行

我們分別來看它們兩的具體實現(xiàn)細節(jié)。

1、Redis 持久化

持久化是指將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中存儲到持久化存儲介質(zhì)中（如硬盤）的過程，以便在程序重啟或者系統(tǒng)崩潰等情況下，能夠從持久化存儲介質(zhì)中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

Redis 4.0 之后支持以下 3 種持久化方案：

• RDB（Redis DataBase）持久化：快照方式持久化，將某一個時刻的內(nèi)存數(shù)據(jù)，以二進制的方式寫入磁盤；
• AOF（Append Only File）持久化：文件追加持久化，記錄所有非查詢操作命令，并以文本的形式追加到文件中；
• 混合持久化：RDB + AOF 混合方式的持久化，Redis 4.0 之后新增的方式，混合持久化是結(jié)合了 RDB 和 AOF 的優(yōu)點，在寫入的時候，先把當(dāng)前的數(shù)據(jù)以 RDB 的形式寫入文件的開頭，再將后續(xù)的操作命令以 AOF 的格式存入文件，這樣既能保證 Redis 重啟時的速度，又能減低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。

（1）RDB 持久化

RDB（Redis Database）是將某一個時刻的內(nèi)存快照（Snapshot），以二進制的方式寫入磁盤的持久化機制。

RDB 持久化機制有以下優(yōu)缺點：

優(yōu)點：

• 速度快：相對于 AOF 持久化方式，RDB 持久化速度更快，因為它只需要在指定的時間間隔內(nèi)將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中寫入到磁盤上。
• 空間占用?。篟DB 持久化會將數(shù)據(jù)保存在一個壓縮的二進制文件中，因此相對于 AOF 持久化方式，它占用的磁盤空間更小。
• 恢復(fù)速度快：因為 RDB 文件是一個完整的數(shù)據(jù)庫快照，所以在 Redis 重啟后，可以非常快速地將數(shù)據(jù)恢復(fù)到內(nèi)存中。
• 可靠性高：RDB 持久化方式可以保證數(shù)據(jù)的可靠性，因為數(shù)據(jù)會在指定時間間隔內(nèi)自動寫入磁盤，即使 Redis 進程崩潰或者服務(wù)器斷電，也可以通過加載最近的一次快照文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。

缺點：

• 數(shù)據(jù)可能會丟失：RDB 持久化方式只能保證數(shù)據(jù)在指定時間間隔內(nèi)寫入磁盤，因此如果 Redis 進程崩潰或者服務(wù)器斷電，從最后一次快照保存到崩潰的時間點之間的數(shù)據(jù)可能會丟失。
• 實時性差：因為 RDB 持久化是定期執(zhí)行的，因此從最后一次快照保存到當(dāng)前時間點之間的數(shù)據(jù)可能會丟失。如果需要更高的實時性，可以使用 AOF 持久化方式。

所以，RDB 持久化方式適合用于對數(shù)據(jù)可靠性要求較高，但對實時性要求不高的場景，如 Redis 中的備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)等。

（2）AOF 持久化

AOF（Append Only File）它是將 Redis 每個非查詢操作命令都追加記錄到文件（appendonly.aof）中的持久化機制。

AOF 持久化機制有以下優(yōu)缺點：

優(yōu)點：

• 數(shù)據(jù)不容易丟失：AOF 持久化方式會將 Redis 執(zhí)行的每一個寫命令記錄到一個文件中，因此即使 Redis 進程崩潰或者服務(wù)器斷電，也可以通過重放 AOF 文件中的命令來恢復(fù)數(shù)據(jù)。
• 實時性好：由于 AOF 持久化方式是將每一個寫命令記錄到文件中，因此它的實時性比 RDB 持久化方式更好。
• 數(shù)據(jù)可讀性強：AOF 持久化文件是一個純文本文件，可以被人類讀取和理解，因此可以方便地進行數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作。

缺點：

• 寫入性能略低：由于 AOF 持久化方式需要將每一個寫命令記錄到文件中，因此相對于 RDB 持久化方式，它的寫入性能略低。
• 占用磁盤空間大：由于 AOF 持久化方式需要記錄每一個寫命令，因此相對于 RDB 持久化方式，它占用的磁盤空間更大。
• AOF 文件可能會出現(xiàn)損壞：由于 AOF 文件是不斷地追加寫入的，因此如果文件損壞，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法恢復(fù)。

所以，AOF 持久化方式適合用于對數(shù)據(jù)實時性要求較高，但對數(shù)據(jù)大小和寫入性能要求相對較低的場景，如需要對數(shù)據(jù)進行實時備份的應(yīng)用場景。

（3）混合持久化

Redis 混合持久化是指將 RDB 持久化方式和 AOF 持久化方式結(jié)合起來使用，以充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，同時避免它們的缺點。

它的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：

混合持久化結(jié)合了 RDB 和 AOF 持久化的優(yōu)點，開頭為 RDB 的格式，使得 Redis 可以更快的啟動，同時結(jié)合 AOF 的優(yōu)點，有減低了大量數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。

缺點：

• 實現(xiàn)復(fù)雜度高：混合持久化需要同時維護 RDB 文件和 AOF 文件，因此實現(xiàn)復(fù)雜度相對于單獨使用 RDB 或 AOF 持久化方式要高。
• 可讀性差：AOF 文件中添加了 RDB 格式的內(nèi)容，使得 AOF 文件的可讀性變得很差；
• 兼容性差：如果開啟混合持久化，那么此混合持久化 AOF 文件，就不能用在 Redis 4.0 之前版本了。

所以，Redis 混合持久化方式適合用于，需要兼顧啟動速度和減低數(shù)據(jù)丟失的場景。但需要注意的是，混合持久化的實現(xiàn)復(fù)雜度較高、可讀性差，只能用于 Redis 4.0 以上版本，因此在選擇時需要根據(jù)實際情況進行權(quán)衡。

2、Redis 集群

Redis 集群是將原先的單服務(wù)器，變?yōu)榱硕喾?wù)器，這樣 Redis 保存的數(shù)據(jù)也從一臺服務(wù)器變成了多臺服務(wù)器，這樣即使有一臺服務(wù)器出問題了，其他的服務(wù)器還有備份數(shù)據(jù)。所以使用 Redis 集群除了可以保證高可用，還保證了數(shù)據(jù)不丟失。

Redis 集群運行有以下 3 種方案：

• 主從同步
• 哨兵模式
• Redis Cluster

（1）主從同步

主從同步 (主從復(fù)制) 是 Redis 高可用服務(wù)的基石，也是多機運行中最基礎(chǔ)的一個。我們把主要存儲數(shù)據(jù)的節(jié)點叫做主節(jié)點 (master)，把其他通過復(fù)制主節(jié)點數(shù)據(jù)的副本節(jié)點叫做從節(jié)點 (slave)，如下圖所示：

在 Redis 中一個主節(jié)點可以擁有多個從節(jié)點，一個從節(jié)點也可以是其他服務(wù)器的主節(jié)點，如下圖所示：

（2）哨兵模式

主從同步存在一個致命的問題，當(dāng)主節(jié)點奔潰之后，需要人工干預(yù)才能恢復(fù) Redis 的正常使用。所以我們需要一個自動的工具——Redis Sentinel (哨兵模式) 來把手動的過程變成自動的，讓 Redis 擁有自動容災(zāi)恢復(fù) (failover) 的能力。哨兵模式如下所示：

“

小貼士：Redis Sentinel  的最小分配單位是一主一從。

”

（3）Redis Cluster

Redis Cluster 是 Redis 3.0 版本推出的 Redis 集群方案，它將數(shù)據(jù)分布在不同的服務(wù)區(qū)上，以此來降低系統(tǒng)對單主節(jié)點的依賴，并且可以大大的提高 Redis 服務(wù)的讀寫性能。Redis Cluster 架構(gòu)圖如下所示：

從上圖可以看出 Redis 的主從同步只能有一個主節(jié)點，而 Redis Cluster 可以擁有無數(shù)個主從節(jié)點，因此 Redis Cluster 擁有更強大的平行擴展能力，也就是說當(dāng) Redis Cluster 擁有兩個主從節(jié)點時，從理論上來講 Redis 的性能相比于主從來說性能提升了兩倍，并且 Redis Cluster 也有自動容災(zāi)恢復(fù)的機制。

小結(jié)

Redis 保證數(shù)據(jù)不丟失的主要手段有兩個：持久化和集群運行。其中持久化有三種實現(xiàn)：RDB、AOF、混合持久化；而集群（運行）也包含了三種實現(xiàn)：主從復(fù)制、哨兵模式和 Redis Cluster。