Ubuntu 22.04 Redis 持久化策略設定

Redis 持久化概述

Redis 是一款記憶體資料庫，所有資料預設儲存於記憶體中。然而，若伺服器重新啟動或發生故障，記憶體中的資料將會遺失。為了解決這個問題，Redis 提供了持久化機制，將記憶體中的資料保存到硬碟上。

Redis 持久化的重要性

資料安全：防止伺服器重啟或故障時資料遺失
災難復原：可從備份檔案還原資料
資料遷移：便於將資料轉移到其他伺服器

Redis 提供的持久化方式

Redis 提供三種持久化策略：

RDB（Redis Database）：定時將記憶體中的資料快照儲存為二進位檔案
AOF（Append Only File）：將每個寫入操作以日誌方式記錄
混合持久化：結合 RDB 和 AOF 的優點（Redis 4.0+）

RDB 快照機制

RDB 是 Redis 預設的持久化方式。它會在指定的時間間隔內，將記憶體中的資料集快照寫入硬碟，產生一個 dump.rdb 檔案。

RDB 運作原理

Redis 主程序 fork 一個子程序
子程序將資料集寫入臨時 RDB 檔案
寫入完成後，用臨時檔案取代舊的 RDB 檔案
子程序退出，主程序繼續處理請求

RDB 優點

檔案緊湊：RDB 是壓縮的二進位格式，檔案較小
還原速度快：適合大規模資料還原
效能影響小：由子程序處理，不影響主程序效能
適合備份：適合定期備份和災難復原

RDB 缺點

資料遺失風險：兩次快照之間的資料可能遺失
fork 耗時：大資料集 fork 可能造成短暫阻塞

RDB 設定參數

編輯 Redis 設定檔 /etc/redis/redis.conf：

1
sudo nano /etc/redis/redis.conf

自動觸發條件

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# 在 900 秒（15 分鐘）內，如果至少有 1 個 key 被修改，則觸發 RDB 快照
save 900 1

# 在 300 秒（5 分鐘）內，如果至少有 10 個 key 被修改，則觸發 RDB 快照
save 300 10

# 在 60 秒（1 分鐘）內，如果至少有 10000 個 key 被修改，則觸發 RDB 快照
save 60 10000

# 如要停用 RDB，可註解以上所有 save 指令或設定：
# save ""

RDB 檔案設定

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
# RDB 檔案名稱
dbfilename dump.rdb

# RDB 檔案儲存目錄
dir /var/lib/redis

# 背景儲存失敗時，停止接受寫入（建議保持 yes）
stop-writes-on-bgsave-error yes

# 是否壓縮 RDB 檔案（使用 LZF 壓縮）
rdbcompression yes

# 是否在載入 RDB 時檢查檔案完整性
rdbchecksum yes

手動觸發 RDB 快照

1
2
3
4
5
6
7
8
# 同步儲存（會阻塞 Redis）
redis-cli SAVE

# 非同步儲存（背景執行，推薦使用）
redis-cli BGSAVE

# 查看最後一次 RDB 快照時間
redis-cli LASTSAVE

AOF 日誌機制

AOF（Append Only File）持久化會記錄伺服器執行的所有寫入命令，並在伺服器啟動時重新執行這些命令來還原資料。

AOF 運作原理

客戶端發送寫入命令
Redis 執行命令並更新記憶體
將命令追加寫入 AOF 緩衝區
根據設定的同步策略，將緩衝區內容寫入 AOF 檔案

AOF 優點

資料安全性高：可設定每秒或每次寫入同步
可讀性佳：AOF 是純文字格式，便於閱讀和修復
彈性較高：可對 AOF 檔案進行編輯和修復

AOF 缺點

檔案較大：AOF 檔案通常比 RDB 檔案大
還原速度慢：需要重新執行所有命令
寫入效能：頻繁的磁碟 I/O 可能影響效能

AOF 設定參數

啟用 AOF

1
2
3
4
5
6
7
8
# 啟用 AOF 持久化（預設為 no）
appendonly yes

# AOF 檔案名稱
appendfilename "appendonly.aof"

# AOF 檔案儲存目錄（與 RDB 共用）
dir /var/lib/redis

同步策略

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
# 同步策略設定（三選一）

# always：每次寫入都同步到磁碟（最安全，但效能最低）
# appendfsync always

# everysec：每秒同步一次（預設值，兼顧安全與效能）
appendfsync everysec

# no：由作業系統決定何時同步（效能最高，但可能遺失較多資料）
# appendfsync no

同步策略比較

策略	寫入效能	資料安全性	可能遺失資料
always	較慢	最高	最多 1 個命令
everysec	中等	較高	最多 1 秒資料
no	最快	較低	依系統而定

AOF 重寫

隨著時間推移，AOF 檔案會越來越大。Redis 提供 AOF 重寫機制，可以產生一個較小的 AOF 檔案。

AOF 重寫原理

AOF 重寫不是讀取舊的 AOF 檔案，而是：

Redis fork 一個子程序
子程序根據目前記憶體中的資料，產生新的 AOF 檔案
主程序將重寫期間的新命令寫入緩衝區
子程序完成後，將緩衝區內容追加到新檔案
用新檔案取代舊檔案

AOF 重寫設定

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
# 當 AOF 檔案大小超過上次重寫後大小的 100% 時觸發重寫
auto-aof-rewrite-percentage 100

# AOF 檔案最小重寫大小（避免檔案太小時頻繁重寫）
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

# 重寫時是否停用 fsync（可提高重寫效能，但降低安全性）
no-appendfsync-on-rewrite no

# 載入 AOF 時，若發現檔案末端損壞是否繼續載入
aof-load-truncated yes

# 是否使用 RDB 前導的 AOF 格式（混合持久化，Redis 4.0+）
aof-use-rdb-preamble yes

手動觸發 AOF 重寫

1
2
3
4
5
# 背景執行 AOF 重寫
redis-cli BGREWRITEAOF

# 查看 AOF 相關資訊
redis-cli INFO persistence

RDB vs AOF 比較

特性	RDB	AOF
檔案格式	二進位	純文字
檔案大小	較小	較大
還原速度	較快	較慢
資料安全性	較低	較高
寫入效能	較高	較低
可讀性	不可讀	可讀
適用場景	備份、災難復原	即時資料保護

選擇建議

只用 RDB：可接受數分鐘的資料遺失，重視備份和還原速度
只用 AOF：需要較高的資料安全性，可接受較慢的還原速度
混合使用：同時啟用兩者，獲得最佳的資料安全性和還原速度（推薦）

混合持久化

Redis 4.0 引入混合持久化模式，結合 RDB 和 AOF 的優點。

混合持久化原理

在 AOF 重寫時：

將目前資料以 RDB 格式寫入 AOF 檔案開頭
後續的增量命令以 AOF 格式追加
還原時先載入 RDB 部分，再執行 AOF 命令

啟用混合持久化

1
2
3
4
5
# 啟用 AOF
appendonly yes

# 啟用混合持久化（預設為 yes）
aof-use-rdb-preamble yes

混合持久化優點

還原速度快：RDB 部分可快速載入
資料安全性高：AOF 部分記錄增量變更
檔案較小：RDB 壓縮 + 增量 AOF

備份與還原

備份 RDB 檔案

1
2
3
4
5
6
7
8
# 建立備份目錄
sudo mkdir -p /backup/redis

# 觸發 RDB 快照
redis-cli BGSAVE

# 等待快照完成後複製檔案
sudo cp /var/lib/redis/dump.rdb /backup/redis/dump_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).rdb

自動備份腳本

建立備份腳本 /usr/local/bin/redis-backup.sh：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
#!/bin/bash

REDIS_DIR="/var/lib/redis"
BACKUP_DIR="/backup/redis"
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
RETENTION_DAYS=7

# 建立備份目錄
mkdir -p $BACKUP_DIR

# 觸發 RDB 快照
redis-cli BGSAVE

# 等待快照完成
sleep 10

# 複製 RDB 檔案
cp $REDIS_DIR/dump.rdb $BACKUP_DIR/dump_$DATE.rdb

# 複製 AOF 檔案（如果存在）
if [ -f "$REDIS_DIR/appendonly.aof" ]; then
    cp $REDIS_DIR/appendonly.aof $BACKUP_DIR/appendonly_$DATE.aof
fi

# 刪除過期備份
find $BACKUP_DIR -name "dump_*.rdb" -mtime +$RETENTION_DAYS -delete
find $BACKUP_DIR -name "appendonly_*.aof" -mtime +$RETENTION_DAYS -delete

echo "Redis backup completed: $DATE"

設定執行權限並加入排程：

1
2
3
4
5
6
7
8
# 設定執行權限
sudo chmod +x /usr/local/bin/redis-backup.sh

# 編輯 crontab
sudo crontab -e

# 每天凌晨 3 點執行備份
0 3 * * * /usr/local/bin/redis-backup.sh >> /var/log/redis-backup.log 2>&1

還原資料

從 RDB 還原

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# 停止 Redis 服務
sudo systemctl stop redis-server

# 複製備份檔案
sudo cp /backup/redis/dump_YYYYMMDD_HHMMSS.rdb /var/lib/redis/dump.rdb

# 設定正確的權限
sudo chown redis:redis /var/lib/redis/dump.rdb

# 啟動 Redis 服務
sudo systemctl start redis-server

從 AOF 還原

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# 停止 Redis 服務
sudo systemctl stop redis-server

# 複製備份檔案
sudo cp /backup/redis/appendonly_YYYYMMDD_HHMMSS.aof /var/lib/redis/appendonly.aof

# 設定正確的權限
sudo chown redis:redis /var/lib/redis/appendonly.aof

# 啟動 Redis 服務
sudo systemctl start redis-server

修復損壞的 AOF 檔案

1
2
# 檢查 AOF 檔案
redis-check-aof --fix /var/lib/redis/appendonly.aof

檢查 RDB 檔案

1
2
# 檢查 RDB 檔案完整性
redis-check-rdb /var/lib/redis/dump.rdb

生產環境建議設定

以下是建議的生產環境持久化設定：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
# RDB 設定
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
dbfilename dump.rdb
dir /var/lib/redis
stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes
rdbchecksum yes

# AOF 設定
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec
no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
aof-load-truncated yes
aof-use-rdb-preamble yes

重新載入設定：

1
sudo systemctl restart redis-server