前段時間表妹收到了小米秋招補錄的面試邀請，一面還算順利，很快就通過了，但在看二面面試錄屏的時候，我發現了一個問題，有一道面試題回答的不是很好，也就是我們今天要聊的這個問題：redis 如何保證數據不丟失？
很多人看到這個問題的第一反應是，這個問題不難，就是 Redis 的持久化技術嘛！但如果你這樣回答，可能只能得 50 分，連及格線都沒到，為什么呢？
因為，Redis 保證數據不丟失的主要手段有兩個：
- 持久化
- 集群運行
我們分別來看它們兩的具體實現細節。
1、Redis 持久化
持久化是指將數據從內存中存儲到持久化存儲介質中（如硬盤）的過程，以便在程序重啟或者系統崩潰等情況下，能夠從持久化存儲介質中恢復數據。
Redis 4.0 之后支持以下 3 種持久化方案：
- RDB（Redis DataBase）持久化：快照方式持久化，將某一個時刻的內存數據，以二進制的方式寫入磁盤；
- AOF（Append Only File）持久化：文件追加持久化，記錄所有非查詢操作命令，并以文本的形式追加到文件中；
- 混合持久化：RDB + AOF 混合方式的持久化，Redis 4.0 之后新增的方式，混合持久化是結合了 RDB 和 AOF 的優點，在寫入的時候，先把當前的數據以 RDB 的形式寫入文件的開頭，再將后續的操作命令以 AOF 的格式存入文件，這樣既能保證 Redis 重啟時的速度，又能減低數據丟失的風險。
（1）RDB 持久化
RDB（Redis Database）是將某一個時刻的內存快照（Snapshot），以二進制的方式寫入磁盤的持久化機制。
RDB 持久化機制有以下優缺點：
優點：
- 速度快：相對于 AOF 持久化方式，RDB 持久化速度更快，因為它只需要在指定的時間間隔內將數據從內存中寫入到磁盤上。
- 空間占用小：RDB 持久化會將數據保存在一個壓縮的二進制文件中，因此相對于 AOF 持久化方式，它占用的磁盤空間更小。
- 恢復速度快：因為 RDB 文件是一個完整的數據庫快照，所以在 Redis 重啟后，可以非常快速地將數據恢復到內存中。
- 可靠性高：RDB 持久化方式可以保證數據的可靠性，因為數據會在指定時間間隔內自動寫入磁盤，即使 Redis 進程崩潰或者服務器斷電，也可以通過加載最近的一次快照文件恢復數據。
缺點：
- 數據可能會丟失：RDB 持久化方式只能保證數據在指定時間間隔內寫入磁盤，因此如果 Redis 進程崩潰或者服務器斷電，從最后一次快照保存到崩潰的時間點之間的數據可能會丟失。
- 實時性差：因為 RDB 持久化是定期執行的，因此從最后一次快照保存到當前時間點之間的數據可能會丟失。如果需要更高的實時性，可以使用 AOF 持久化方式。
所以，RDB 持久化方式適合用于對數據可靠性要求較高，但對實時性要求不高的場景，如 Redis 中的備份和數據恢復等。
（2）AOF 持久化
AOF（Append Only File）它是將 Redis 每個非查詢操作命令都追加記錄到文件（appendonly.aof）中的持久化機制。
AOF 持久化機制有以下優缺點：
優點：
- 數據不容易丟失：AOF 持久化方式會將 Redis 執行的每一個寫命令記錄到一個文件中，因此即使 Redis 進程崩潰或者服務器斷電，也可以通過重放 AOF 文件中的命令來恢復數據。
- 實時性好：由于 AOF 持久化方式是將每一個寫命令記錄到文件中，因此它的實時性比 RDB 持久化方式更好。
- 數據可讀性強：AOF 持久化文件是一個純文本文件，可以被人類讀取和理解，因此可以方便地進行數據備份和恢復操作。
缺點：
- 寫入性能略低：由于 AOF 持久化方式需要將每一個寫命令記錄到文件中，因此相對于 RDB 持久化方式，它的寫入性能略低。
- 占用磁盤空間大：由于 AOF 持久化方式需要記錄每一個寫命令，因此相對于 RDB 持久化方式，它占用的磁盤空間更大。
- AOF 文件可能會出現損壞：由于 AOF 文件是不斷地追加寫入的，因此如果文件損壞，可能會導致數據無法恢復。
所以，AOF 持久化方式適合用于對數據實時性要求較高，但對數據大小和寫入性能要求相對較低的場景，如需要對數據進行實時備份的應用場景。
（3）混合持久化
Redis 混合持久化是指將 RDB 持久化方式和 AOF 持久化方式結合起來使用，以充分發揮它們的優勢，同時避免它們的缺點。
它的優缺點如下：
優點：
混合持久化結合了 RDB 和 AOF 持久化的優點，開頭為 RDB 的格式，使得 Redis 可以更快的啟動，同時結合 AOF 的優點，有減低了大量數據丟失的風險。
缺點：
- 實現復雜度高：混合持久化需要同時維護 RDB 文件和 AOF 文件，因此實現復雜度相對于單獨使用 RDB 或 AOF 持久化方式要高。
- 可讀性差：AOF 文件中添加了 RDB 格式的內容，使得 AOF 文件的可讀性變得很差；
- 兼容性差：如果開啟混合持久化，那么此混合持久化 AOF 文件，就不能用在 Redis 4.0 之前版本了。
所以，Redis 混合持久化方式適合用于，需要兼顧啟動速度和減低數據丟失的場景。但需要注意的是，混合持久化的實現復雜度較高、可讀性差，只能用于 Redis 4.0 以上版本，因此在選擇時需要根據實際情況進行權衡。
2、Redis 集群
Redis 集群是將原先的單服務器，變為了多服務器，這樣 Redis 保存的數據也從一臺服務器變成了多臺服務器，這樣即使有一臺服務器出問題了，其他的服務器還有備份數據。所以使用 Redis 集群除了可以保證高可用，還保證了數據不丟失。
Redis 集群運行有以下 3 種方案：
- 主從同步
- 哨兵模式
- Redis Cluster
（1）主從同步
主從同步 (主從復制) 是 Redis 高可用服務的基石，也是多機運行中最基礎的一個。我們把主要存儲數據的節點叫做主節點 (master)，把其他通過復制主節點數據的副本節點叫做從節點 (slave)，如下圖所示：
在 Redis 中一個主節點可以擁有多個從節點，一個從節點也可以是其他服務器的主節點，如下圖所示：
（2）哨兵模式
主從同步存在一個致命的問題，當主節點奔潰之后，需要人工干預才能恢復 Redis 的正常使用。所以我們需要一個自動的工具——Redis Sentinel (哨兵模式) 來把手動的過程變成自動的，讓 Redis 擁有自動容災恢復 (fAIlover) 的能力。哨兵模式如下所示：
“
小貼士：Redis Sentinel 的最小分配單位是一主一從。
”
（3）Redis Cluster
Redis Cluster 是 Redis 3.0 版本推出的 Redis 集群方案，它將數據分布在不同的服務區上，以此來降低系統對單主節點的依賴，并且可以大大的提高 Redis 服務的讀寫性能。Redis Cluster 架構圖如下所示：
從上圖可以看出 Redis 的主從同步只能有一個主節點，而 Redis Cluster 可以擁有無數個主從節點，因此 Redis Cluster 擁有更強大的平行擴展能力，也就是說當 Redis Cluster 擁有兩個主從節點時，從理論上來講 Redis 的性能相比于主從來說性能提升了兩倍，并且 Redis Cluster 也有自動容災恢復的機制。
小結
Redis 保證數據不丟失的主要手段有兩個：持久化和集群運行。其中持久化有三種實現：RDB、AOF、混合持久化；而集群（運行）也包含了三種實現：主從復制、哨兵模式和 Redis Cluster。
