Redis 附加功能（三）— 持久化、发布与订阅及模块

Redis 把所有数据都存储在内存中，而传统数据库将实际的数据存储在硬盘中。Redis的持久化功能把内存中存储的数据以文件形式存储到硬盘上，服务器也可以根据这些文件在系统停机之后实施数据恢复。

发布与订阅功能可以让客户端通过广播方式，将消息同时发送给可能存在的多个客户端。

模块功能允许开发者通过Redis开放的API，通过C语言在Redis之上构建任意复杂的、全新的数据结构、功能和应用。

1 持久化

Redis提供了RDB持久化、AOF持久化和RDB-AOF混合持久化等多种持久化方式。也可以完全关闭持久化功能。

1.1 RDB持久化

RDB、Redis DataBase(Redis 数据库)，构建出一个经过压缩的二进制文件（包含了服务器在各个数据库中存储的键值对数据等信息），文件名一般为dump.rdb。

全量式持久化。

1.1.1 创建方式

SAVE

阻塞服务器，并创建PDB文件。

在命令执行期间，Redis服务器将阻塞，直到RDB文件创建完毕为止。

BGSAVE

以非阻塞方式创建PDB文件。

命令以异步方式执行，会将命令执行之前的数据保存到RDB中，创建中及之后的数据不会被保存。

自动创建

通过save选项配置。

save <seconds> <changes>

如果服务在seconds秒内至少进行changes次修改，服务器将自动执行一次BGSAVE命令。

可以同时使用多个save选项。

默认配置：

save 60 10000

save 300 100

save 3600 1

注意：每次成功创建RDB文件之后，时间计数器及修改次数计数器都会被清零。

表创建RDB的方式

1.1.2 优缺点

优点	RDB文件体积小，恢复数据的速度快。
缺点	容易丢失的数据比较多（RDB文件创建间隔时间越长，丢失数据越多）。需要全量保存，耗时及耗性能。

表 RDB方式的优缺点

1.2 AOF持久化

增量式持久化。服务器每次执行完命令后，都会以协议文本的方式将被执行的命令（非只读命令）追加到AOF文件的结尾。

在配置文件中打开AOF持久化功能：appendonly yes

1.2.1 AOF文件的冲洗频率

为了提供程序的写入性能，操作系统通常会把针对硬盘的多次写操作优化为一次写操作。当程序调用操作系统接口对文件进行写入时，系统不会直接把数据写入硬盘，而是会将数据写入位于内存的缓冲区中，等到指定的时限到达或满足某些条件时，才将缓冲区的数据冲洗至硬盘。

这种机制虽提高了程序性能，但给写入操作带来了不确定性（当系统突然停机时，内存缓冲区中的数据可能会丢失）。Redis提供了appendfsync <value>选项，控制系统冲洗AOF文件的频率。

always	每执行一个写命令，就对AOF文件执行一次冲洗
everysec	默认值，每隔1s，就对AOF文件执行一次冲洗
no	不主动对AOF文件执行冲洗，由操作系统决定。

表 appendfsync 的选项

1.2.2 AOF重写

如果服务器对相同的键执行过多次修改操作，那么AOF文件会出现多个冗余命令。减少冗余，取最后一次对这个键的写操作来存储。这时，需要对AOF文件进行重写。

BGREWRITEAOF

显式触发AOF重写操作，是一个异步命令。

注意：1）发送BGREWRITEAOF命令时，如果服务器正在持久RDB文件，那么AOF重写操作会等RDB文件创建完毕之后再执行。2）如果再执行重写操作过程中，又接收到BGREWRITEAOF，那服务器会返回错误。

AOF重写配置选项

auto-aof-rewrite-min-size <value>

设置触发自动重写需要的最小AOF文件体积。

auto-aof-rewrite-percentage <value>

触发自动重写所需的文件增大的百分比。与上次AOF文件重写之后的体积相比（如果没执行过重写，那么使用启动服务器时使用的AOF文件体积）。

表触发AOF 重写的方式

1.2.3 优缺点

优点	丢失数据更少
缺点	文件体积比RDB要大得多，生成AOF文件所需的时间也会比RDB更长。数据恢复速度比RDB慢得多。因为RDB可以直接恢复，而AOF通过执行保存的命令来间接恢复。重写时耗时长，及耗性能。

表 AOF的优缺点

1.3 RDB-AOF混合

配置打开RDB-AOF混合持久方式：aof-use_rdb-preamble yes

原理：在执行AOF重写时，根据数据库当前的状态生成出相应的RDB数据，并将这些数据写入新建的AOF文件中，那些在AOF重写之后执行的命令，继续以协议文本的方式追加到新AOF文件的末尾（即已有的RDB数据后面）。

1.4 其他

1.4.1 单纯的内存缓存服务器

启动服务时，配置 save “”

1.4.2 SHUTDOWN:关闭服务器

默认情况下，在执行这个命令时，会根据服务器的持久化配置选项，决定是否执行数据保存操作。

2 发布与订阅

图 Redis 的频道和它的订阅者

客户端与频道的对应关系是多对多。客户端可以订阅频道模式，模式匹配到的频道都会发送消息给该客户端。

客户端可以将消息发布到多个频道。

2.1 相关命令

发布消息	PUBLISH channel message
订阅	SUBSCRIBE channel [channel ...] 在redis-cli 执行订阅命令之后，就会进入阻塞状态，无法再执行其他任何命令，在阻塞过程中，监听频道发送的消息。只能强制退出redis-cli程序。 PSUBSCRIBE pattern [pattern ...] 订阅模式
退订	UNSUBSCRIBE [channel ...] 当不指定频道时，会退订所有频道。 PUNSUBSCRIBE [pattern ...] 退订模式
查看发布与订阅 PUBSUB	PUBSUB CHANNELS [pattern] 查看频道
	PUBSUB NUMSUB [channel ...] 查看任意多个给定频道的订阅者数量。
	PUBSUB NUMPAT 被订阅模式的总数量。

表发布与订阅相关命令

2.2 示例

广播系统：公司A 及公司B会不定时发布消息，证券公司、股民能接收到这些消息。

public class SecuritiesMarket {private static class CompanyThread extends Thread {private final String name;private final String channel;private CompanyThread(String name, String channel) {this.name = name;this.channel = channel;}@Overridepublic void run() {Jedis redis = RedisPool.getRedis();Random random = new Random();int count = 0;while (true) {redis.publish(channel,name + "利好:" + (count++));try {Thread.sleep((random.nextInt(5) + 1) * 1000L);} catch (InterruptedException e) {System.err.println(name + "利好释放完毕");break;}}}}public static void main(String[] args) {CompanyThread threadA = new CompanyThread("A","company_a");CompanyThread threadB = new CompanyThread("B","company_b");threadA.start();threadB.start();JedisPubSub personnel = new JedisPubSub() {@Overridepublic void onMessage(String channel, String message) {System.err.println("股民接收到消息，" + channel + "：" + message);}};JedisPubSub securityCompany = new JedisPubSub() {@Overridepublic void onMessage(String channel, String message) {System.out.println("证券公司接收到消息，" + channel + "：" + message);}};Runnable run1 = () -> {RedisPool.getRedis().subscribe(personnel,"company_b");};Runnable run2 = () -> {RedisPool.getRedis().subscribe(securityCompany,"company_a","company_b");};new Thread(run1).start();new Thread(run2).start();}
}

3 模块

Redis为用户提供了流水线、事务及Lua脚本用于扩展功能，但是它们有几个明显的缺陷：

必须基于Redis现有的数据结构或功能来实现。
在编程方面过于复杂。
性能上有损耗。

模块功能允许开发者基于Redis提供的API，通过C语言在Redis之上构建复杂的、全新的数据结构及功能，让使用者用“原生”方式在Redis调用及使用扩展的功能及数据结构，而且在性能上带来了更大的提升。

3.1 管理模块

图模块的生命周期

编译模块：使用make命令

载入模块：配置项 loadmodule <module_path> 或使用命令 MODULE LOAD module_path

列出已载入的模块：MODULE LIST

卸载模块： MODULE UNLOAD module_name

3.2 热门模块

ReJSON	实现了Redis对JSON数据的原生支持。用户可以直接在Redis中存储、更新和获取JSON数据。
RediSQL	嵌入了一个完整的SQLite实现，用户可以在Redis中使用SQLite的全部功能，可以使用SQL语句。
RediSearch	全文搜索引擎，为多种语言的文档建立索引。