面试题：Redis AOF重写过程中如何保证数据的一致性

Question

在Redis AOF重写时，会有新的写操作不断进行，那么Redis是如何确保重写前后数据的一致性，详细描述其实现机制和涉及到的关键步骤。

Answer 1

实现机制及关键步骤

1. 创建子进程：
   • Redis主进程调用fork函数创建一个子进程，这个子进程会复制主进程的内存数据结构，包括所有的键值对。这个操作是基于写时复制（Copy - On - Write，COW）机制，在子进程创建初期，父子进程共享相同的物理内存页，只有当其中一个进程尝试修改某个内存页时，才会为修改的进程复制一份新的内存页。
2. 子进程重写AOF：
   • 子进程根据当前内存中的数据，按照Redis的协议格式重新构建AOF文件。它从内存中的数据结构（如字典、列表等）中读取数据，然后将其以更紧凑、优化的格式写入到新的AOF文件中。例如，对于多次对同一个键的操作，可能合并为一个操作记录。
3. 主进程处理新写操作：
   • 在子进程重写AOF的同时，主进程依然可以正常处理客户端的写操作。为了确保重写前后数据的一致性，主进程会将新的写操作记录到一个缓冲区（称为AOF重写缓冲区）中。这个缓冲区是一个先进先出（FIFO）的队列结构，它会临时保存从子进程创建开始到AOF重写完成期间所有的写命令。
4. 子进程完成重写：
   • 当子进程完成AOF文件的重写后，会向主进程发送一个信号（通常是SIGCHLD信号），通知主进程重写已经完成。
5. 主进程切换AOF文件：
   • 主进程收到子进程的重写完成信号后，会将AOF重写缓冲区中的内容追加到新的AOF文件中。这一步确保了从子进程创建开始到重写完成期间新的写操作也被记录到新的AOF文件中。
   • 完成追加操作后，主进程会原子性地将新的AOF文件替换旧的AOF文件，例如通过rename系统调用。此时，新的AOF文件就包含了重写前的数据以及重写过程中产生的新数据，保证了数据的一致性。然后主进程开始使用新的AOF文件进行后续的写操作日志记录。