面试题：Redis AOF重写机制深入剖析

Question

详细说明Redis AOF重写的触发条件、重写过程以及重写过程中如何保证数据一致性和性能不受太大影响？

Answer 1

触发条件

1. 自动触发：
   • 由 auto - aof - rewrite - percentage 和 auto - aof - rewrite - min - size 两个配置参数控制。
   • 当 AOF 文件大小超过 auto - aof - rewrite - min - size（默认64MB），并且 AOF 文件大小相比于上一次重写后大小的增长率超过 auto - aof - rewrite - percentage（默认100%）时，会自动触发 AOF 重写。
2. 手动触发：
   • 执行 BGREWRITEAOF 命令，Redis 会在后台进行 AOF 重写。

重写过程

1. 创建子进程：Redis 主进程调用 fork 函数创建一个子进程，这个子进程会共享主进程的内存数据。
2. 子进程重写：
   • 子进程根据当前内存中的数据生成一份精简的 AOF 重写日志，这份日志记录了重建当前数据状态所需的最小命令集。
   • 例如，如果在 AOF 文件中有多条对同一个键的操作命令，子进程在重写时可能只记录最终的结果命令。
3. 主进程处理新写操作：在子进程重写期间，主进程依然可以正常处理客户端的写请求。对于新的写操作，主进程除了将其写入现有的 AOF 文件外，还会将这些操作记录到一个内存缓冲区（aof_rewrite_buf）中。
4. 子进程完成重写：子进程完成 AOF 重写日志的生成后，会向主进程发送一个信号。
5. 主进程切换：主进程收到子进程的信号后，会将内存缓冲区中的新写操作追加到子进程生成的重写日志的末尾，以保证数据的一致性。然后主进程会原子性地用新的重写后的 AOF 文件替换旧的 AOF 文件，并开始使用新的 AOF 文件进行后续的写操作。

保证数据一致性和性能的措施

1. 保证数据一致性：
   • 双写机制：主进程在子进程重写 AOF 期间，对新的写操作采用双写策略，既写入当前 AOF 文件，又写入内存缓冲区。在子进程完成重写后，主进程将缓冲区中的操作追加到重写后的 AOF 文件末尾，确保重写前后数据的一致性。
   • 原子替换：主进程在使用新的重写后的 AOF 文件替换旧文件时，采用原子操作，避免在替换过程中出现数据丢失或不完整的情况。
2. 保证性能不受太大影响：
   • 使用子进程：通过 fork 创建子进程进行重写，子进程共享主进程的内存数据，避免了对主进程正常处理业务的阻塞。主进程可以继续处理客户端请求，只有在 fork 操作和最后替换 AOF 文件时会有短暂的性能开销。
   • 优化重写算法：子进程在重写 AOF 日志时，采用优化的算法，只记录重建数据状态所需的最小命令集，减少了重写后的 AOF 文件大小，从而减少了写磁盘的 I/O 操作和重写所需的时间。
   • 缓冲区控制：主进程使用内存缓冲区记录新的写操作，避免在子进程重写期间频繁写入磁盘，减少 I/O 争用，保证主进程处理客户端请求的性能。