好的，各位观众老爷们，今天咱们来聊聊 Redis 里的一个重要功能：AOF 重写（Rewrite）。这玩意儿就像咱们整理房间一样，时间长了，东西乱七八糟的，得好好收拾收拾，让它更整洁、更高效。
一、啥是 AOF？为什么要重写？
首先，得搞清楚 AOF 是个啥。AOF（Append Only File）是 Redis 持久化数据的一种方式。简单来说，Redis 会把所有写命令（比如 SET, LPUSH, SADD）都追加到一个日志文件里。这样，即使 Redis 挂了，重启的时候也能通过重新执行这些命令来恢复数据。
但是，问题来了。随着时间的推移，AOF 文件会越来越大。想想看，你每天都往一个文件里写东西，日积月累，那文件得有多大啊？文件越大，带来的问题就越多：
- 磁盘空间占用： 废话，文件大了当然占地方。
- 恢复时间变长： 重启 Redis 的时候，需要重新执行 AOF 文件里的所有命令，文件越大，恢复时间越长。这就像你搬家，东西越多，搬的时间就越长一样。
- 性能下降： AOF 文件越大，Redis 在写入 AOF 文件的时候，性能也会受到影响。
所以，我们需要一种机制来清理 AOF 文件，去除冗余的命令，让它变得更小更精简。这就是 AOF 重写。
二、AOF 重写是怎么工作的？
AOF 重写不是简单地把 AOF 文件里的命令删掉，而是通过读取 Redis 数据库的当前状态，然后用最少的命令来重建数据库。
举个例子：
假设我们执行了以下命令：
SET name "Alice"
SET name "Bob"
SET name "Charlie"如果直接把这三条命令都写到 AOF 文件里，那文件就包含了三条 SET 命令，即使 "Alice" 和 "Bob" 已经被覆盖了。
而 AOF 重写会直接读取 Redis 数据库的当前状态，发现 name 的值是 "Charlie"，然后只写一条 SET name "Charlie" 命令到新的 AOF 文件里。
这样，新的 AOF 文件就小了很多，而且恢复速度也更快。
三、bgrewriteaof：避免阻塞主进程
关键的问题来了，AOF 重写是一个耗时的操作。如果直接在主进程里执行重写，那 Redis 就没法处理客户端的请求了，相当于服务中断了。这就像你在吃饭的时候突然要你打扫卫生，谁受得了啊？
为了解决这个问题，Redis 使用了 bgrewriteaof 命令。bgrewriteaof 命令会在后台启动一个子进程来执行 AOF 重写操作。这样，主进程就可以继续处理客户端的请求，而不会被阻塞。
四、bgrewriteaof 的具体流程
bgrewriteaof 命令的执行流程大概是这样的：
- 主进程 fork 出一个子进程。 这个子进程负责执行 AOF 重写操作。
- 子进程读取 Redis 数据库的当前状态。 子进程会遍历 Redis 数据库的所有 key，然后根据 key 的类型，生成相应的 Redis 命令。
- 子进程将生成的 Redis 命令写入到一个临时 AOF 文件。 这个临时文件通常以 "rewriteaof.<pid>.tmp" 的形式命名，其中
<pid>是子进程的进程 ID。 - 主进程继续处理客户端的请求。 在子进程执行 AOF 重写期间，主进程会继续处理客户端的请求。但是，由于主进程也在修改数据，所以子进程生成的临时 AOF 文件可能不是最新的。
- 主进程会创建一个 AOF 重写缓冲区。 所有在 AOF 重写期间执行的写命令，都会被同时写入到 AOF 文件和 AOF 重写缓冲区。
- 当子进程完成 AOF 重写后，会通知主进程。
- 主进程会将 AOF 重写缓冲区里的内容追加到临时 AOF 文件。 这样，临时 AOF 文件就包含了最新的数据。
- 主进程将临时 AOF 文件重命名为 AOF 文件。 这样，就完成了 AOF 重写操作。
- 主进程删除旧的AOF文件(可选)
五、代码示例：AOF 重写的模拟
虽然我们不能直接模拟 Redis 的 AOF 重写过程（因为涉及到 Redis 内部的数据结构和实现），但是我们可以用 Python 来模拟一下 AOF 重写的思路。
import redis
import os
class AOFSimulator:
def __init__(self, db_filename="aof.log",rewrite_threshold=100):
self.db_filename = db_filename
self.db = {} # 模拟 Redis 数据库
self.aof_buffer = [] # 模拟 AOF 文件
self.rewrite_in_progress = False
self.rewrite_threshold = rewrite_threshold #模拟AOF文件大小阈值
def execute_command(self, command):
"""执行命令，并写入 AOF 文件"""
parts = command.split()
if not parts:
return
cmd = parts[0].upper()
if cmd == "SET":
if len(parts) != 3:
print("Invalid SET command")
return
key = parts[1]
value = parts[2]
self.db[key] = value
self.aof_buffer.append(command)
self.write_to_aof(command) # 模拟写入AOF
elif cmd == "GET":
if len(parts) != 2:
print("Invalid GET command")
return
key = parts[1]
print(self.db.get(key))
else:
print("Unsupported command")
# 检查是否需要重写
if len(self.aof_buffer) > self.rewrite_threshold and not self.rewrite_in_progress:
self.bgrewriteaof()
def write_to_aof(self, command):
"""模拟写入 AOF 文件"""
with open(self.db_filename, "a") as f:
f.write(command + "n")
def bgrewriteaof(self):
"""模拟后台 AOF 重写"""
if self.rewrite_in_progress:
print("AOF rewrite already in progress")
return
self.rewrite_in_progress = True
print("Starting AOF rewrite in background...")
# 模拟子进程
pid = os.fork()
if pid == 0:
# 子进程
self.rewrite_aof()
os._exit(0) # 强制退出子进程，避免影响主进程
else:
# 主进程
print(f"Forked child process {pid} for AOF rewrite")
def rewrite_aof(self):
"""模拟 AOF 重写"""
print("Child process: Rewriting AOF...")
temp_filename = "rewriteaof.tmp"
with open(temp_filename, "w") as f:
for key, value in self.db.items():
command = f"SET {key} {value}"
f.write(command + "n")
# 模拟 AOF 重写缓冲区，处理重写期间的写入
# ... (实际 Redis 更复杂，需要考虑数据一致性)
# 原子性替换 AOF 文件
os.replace(temp_filename, self.db_filename)
self.aof_buffer = [] # 清空AOF buffer
self.rewrite_in_progress = False
print("Child process: AOF rewrite completed.")
def load_aof(self):
"""从 AOF 文件加载数据"""
try:
with open(self.db_filename, "r") as f:
for line in f:
command = line.strip()
self.execute_command(command) # 重放命令
print("Loaded data from AOF file.")
except FileNotFoundError:
print("AOF file not found. Starting with an empty database.")
# 示例用法
if __name__ == "__main__":
simulator = AOFSimulator()
simulator.load_aof() # 从AOF文件加载现有数据
simulator.execute_command("SET name Alice")
simulator.execute_command("SET name Bob")
simulator.execute_command("SET name Charlie")
simulator.execute_command("SET age 30")
simulator.execute_command("GET name")
simulator.execute_command("GET age")
for i in range(120):
simulator.execute_command(f"SET key{i} value{i}")
print("Current database state:", simulator.db)代码解释：
AOFSimulator类模拟了 Redis 的 AOF 功能。execute_command方法模拟执行 Redis 命令，并将命令写入 AOF 文件。bgrewriteaof方法模拟后台 AOF 重写。它会 fork 一个子进程来执行rewrite_aof方法。rewrite_aof方法模拟 AOF 重写。它会读取数据库的当前状态，然后生成新的 AOF 文件。load_aof方法模拟从 AOF 文件加载数据。
注意：
- 这个代码只是一个简单的模拟，不能完全模拟 Redis 的 AOF 功能。
- 真正的 Redis AOF 重写过程要复杂得多，涉及到 Redis 内部的数据结构和实现。
- 这个代码没有处理 AOF 重写期间的写入，这需要更复杂的逻辑来保证数据一致性。
六、AOF 重写相关的配置项
Redis 提供了一些配置项来控制 AOF 重写的行为。这些配置项可以在 redis.conf 文件中找到。
| 配置项 | 含义 |
|---|---|
auto-aof-rewrite-percentage |
当 AOF 文件的大小超过 auto-aof-rewrite-min-size，并且增长的百分比超过这个值时，Redis 会自动触发 AOF 重写。默认值是 100，表示 AOF 文件的大小比上次重写后的大小增长了 100% 时，才会触发 AOF 重写。 |
auto-aof-rewrite-min-size |
触发 AOF 重写的最小 AOF 文件大小。默认值是 64mb。 |
aof-rewrite-incremental-fsync |
是否在 AOF 重写期间使用增量 fsync。如果设置为 yes，Redis 会在每次写入 AOF 文件后，立即调用 fsync 函数，将数据写入磁盘。这样可以保证数据的安全性，但是会降低 AOF 重写的性能。如果设置为 no，Redis 会在 AOF 重写完成后，才调用 fsync 函数。这样可以提高 AOF 重写的性能，但是可能会导致数据丢失。默认值是 yes。 |
七、AOF 重写的注意事项
- AOF 重写会消耗大量的 CPU 和 IO 资源。 因此，应该避免在高峰期执行 AOF 重写。
- AOF 重写期间，Redis 的性能可能会受到影响。 因此，应该监控 Redis 的性能，确保 AOF 重写不会导致服务中断。
- AOF 重写可能会失败。 如果 AOF 重写失败，Redis 会尝试重新执行 AOF 重写。如果 AOF 重写一直失败，应该检查 Redis 的配置和磁盘空间。
八、总结
AOF 重写是 Redis 持久化数据的重要组成部分。它可以减小 AOF 文件的大小，提高恢复速度，并且不会阻塞主进程。
希望今天的讲座能帮助大家更好地理解 Redis 的 AOF 重写机制。 记住，理解原理才能更好的使用，希望大家多多实践。下次再见！