面试题：Redis AOF持久化过程中如何保证数据的一致性

Question

在Redis AOF持久化期间，可能会遇到系统崩溃等异常情况，描述一下Redis是怎样通过AOF机制来保证重启后数据一致性的，包括涉及到的具体操作和流程。

Answer 1

1. AOF文件重写机制

• 背景：AOF文件在运行过程中会不断增大，为了避免文件过大带来的性能问题，Redis提供了AOF重写机制。
• 操作：
  • 手动重写：可以使用BGREWRITEAOF命令，Redis会在后台进行AOF重写。它会创建一个新的AOF文件，这个过程不会对当前正在使用的AOF文件产生影响。
  • 自动重写：通过配置auto - aof - rewrite - min - size（触发AOF重写的最小文件大小）和auto - aof - rewrite - percentage（当前AOF文件大小较上次重写后增长的百分比）来实现自动重写。当AOF文件大小达到auto - aof - rewrite - min - size且较上次重写后增长的百分比超过auto - aof - rewrite - percentage时，Redis会自动触发BGREWRITEAOF操作。
• 流程：
  • 父进程调用fork创建子进程，这个子进程是父进程的一个副本，共享内存等资源。
  • 子进程遍历当前数据库状态，将每个键值对转换为Redis命令写入到新的AOF文件中。这个过程会优化命令，比如将多次对同一个键的修改合并为一条最终的命令。
  • 父进程继续处理客户端请求，在子进程重写期间，父进程会将新的写命令缓存到一个缓冲区中。
  • 子进程完成重写后，向父进程发送信号，父进程收到信号后，将缓存的写命令追加到新的AOF文件中，然后用新的AOF文件替换旧的AOF文件。

2. AOF文件修复机制

• 背景：系统崩溃等异常情况可能导致AOF文件损坏，使得Redis重启时无法正常加载。
• 操作：使用redis - check - aof工具来修复损坏的AOF文件。
• 流程：
  • redis - check - aof工具会逐行读取AOF文件。
  • 对于读取到的每一条命令，它会检查命令的语法是否正确。如果命令语法正确，就将其保存到一个临时文件中；如果命令语法错误，工具会尝试跳过该命令（具体处理方式取决于工具的实现逻辑），继续读取下一条命令。
  • 处理完整个AOF文件后，临时文件中的内容就是修复后的AOF文件内容，将临时文件重命名为原AOF文件名，即可用于Redis重启恢复数据。

3. 重启加载AOF文件流程

• 背景：Redis重启时需要加载AOF文件来恢复数据，确保数据一致性。
• 操作：Redis启动时，会检查是否开启了AOF持久化以及AOF文件是否存在。
• 流程：
  • 如果AOF文件存在且没有损坏，Redis会按照AOF文件中的命令顺序逐一执行，重建数据库状态。因为AOF文件记录了从数据库初始化以来的所有写操作，通过重放这些操作，就能恢复到崩溃前的状态。
  • 如果AOF文件存在但损坏，先使用redis - check - aof工具进行修复，修复完成后再加载修复后的AOF文件来恢复数据。
  • 如果AOF文件不存在，Redis则以空数据库状态启动。