面试题：缓存设计：RDB与AOF持久化机制的基本原理及应用场景

Question

请简要阐述Redis的RDB和AOF持久化机制的基本原理，并说明在何种应用场景下会优先选择RDB，何种场景下会优先选择AOF，为什么？

Answer 1

RDB持久化机制基本原理

1. 快照生成：RDB持久化是将Redis在某一时刻的数据以快照（snapshot）的形式保存到磁盘上。在进行RDB持久化时，Redis会fork出一个子进程，这个子进程会读取当前进程的数据，并将其写入到一个临时的RDB文件中。当子进程完成数据写入后，会用这个临时文件替换旧的RDB文件。
2. 触发条件：
   • 手动触发：可以通过执行SAVE或BGSAVE命令来手动触发RDB持久化。SAVE命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完成；而BGSAVE命令会fork出子进程来执行RDB文件的创建，不会阻塞服务器进程。
   • 自动触发：可以通过配置文件设置自动触发条件，例如在指定的时间间隔内，数据发生了一定数量的写操作，就会自动触发BGSAVE命令。如配置save 900 1表示在900秒（15分钟）内如果至少有1个键被修改，则触发BGSAVE。

AOF持久化机制基本原理

1. 日志追加：AOF（Append - Only - File）持久化是将Redis执行的写命令以日志的形式追加到文件末尾。当Redis重启时，会重新执行AOF文件中的命令来恢复数据。
2. 写入策略：
   • always：每次执行写命令都立即将命令写入AOF文件，这种方式保证了数据的高安全性，但会因为频繁的磁盘I/O操作影响Redis的性能。
   • everysec：每秒将缓冲区中的命令写入AOF文件，这是默认的写入策略，在性能和数据安全性之间取得了较好的平衡。因为即使系统崩溃，最多只会丢失1秒的数据。
   • no：由操作系统决定何时将缓冲区中的命令写入AOF文件，这种方式性能最高，但数据安全性最差，系统崩溃时可能会丢失大量数据。
3. 重写机制：随着时间推移，AOF文件会不断增大，为了避免文件过大，Redis提供了AOF重写机制。重写时，Redis会fork出一个子进程，这个子进程读取当前数据库中的数据，然后将这些数据以最简命令的形式写入到一个新的AOF文件中。重写完成后，用新的AOF文件替换旧的AOF文件。

优先选择RDB的应用场景及原因

1. 数据恢复速度要求高：RDB持久化恢复数据时，直接通过读取RDB文件，将数据一次性加载到内存中，恢复速度相对较快。例如在一些允许丢失部分最新数据，但需要快速恢复大量数据的场景，如缓存预热，优先选择RDB。因为在这种情况下，快速恢复数据可以让系统更快地提供服务，即使丢失少量最新数据也不会对整体业务造成严重影响。
2. 对数据完整性要求不是非常高：RDB是定期生成快照，可能会丢失上次快照之后到系统崩溃期间的数据。如果应用场景对这部分数据丢失不太敏感，如统计类的缓存应用，即使丢失最近几分钟的统计数据，也可以通过重新计算得到，那么RDB是一个合适的选择，因为它在性能方面有优势，生成快照时对Redis的性能影响相对较小。

优先选择AOF的应用场景及原因

1. 数据完整性要求极高：AOF通过追加写命令日志的方式，能保证几乎不丢失数据（根据写入策略，最多丢失1秒数据）。例如在金融交易系统中，每一笔交易数据都至关重要，不允许丢失，此时AOF持久化机制就非常适合，因为它能最大程度保证数据的完整性。
2. 需要频繁修改数据：对于频繁写入操作的场景，AOF能更实时地记录数据变化。由于RDB是定期生成快照，如果在两次快照之间有大量的写操作，数据丢失的风险较大。而AOF的追加写方式能及时记录每一次写操作，更适合这种频繁修改数据且对数据一致性要求高的场景，如电商的库存管理系统，库存数据频繁变化，使用AOF能确保数据的准确和完整。