禅与计算机
sharkchili
2024-07-03
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Redis RDB持久化源码深度解析：从原理到实现

# 写在文章开头

为避免服务器宕机着情况导致redis内存数据库数据丢失，redis默认出通过rdb保证可靠性，本文将从源码的角度带读者了解rdb读写时机和写入流程。

Hi，我是 sharkChili ，是个不断在硬核技术上作死的技术人，是 CSDN的博客专家 ，也是开源项目 Java Guide 的维护者之一，熟悉 Java 也会一点 Go ，偶尔也会在 C源码 边缘徘徊。写过很多有意思的技术博客，也还在研究并输出技术的路上，希望我的文章对你有帮助，非常欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。

同时也非常欢迎你star我的开源项目mini-redis:https://github.com/shark-ctrl/mini-redis (opens new window)

因为近期收到很多读者的私信，所以也专门创建了一个交流群，感兴趣的读者可以通过上方的公众号获取笔者的联系方式完成好友添加，点击备注 “加群” 即可和笔者和笔者的朋友们进行深入交流。

# 详解RDB持久化

# save指令触发rdb

redis支持通过命令的方式持久化内存数据库数据，当我们键入save的时候，redis解析到这个指令之后，主线程直接调用saveCommand方法生成rdb文件落到磁盘中。

我们可以在rdb.c文件中看到该方法的实现，可以看到为了避免脏写等问题，saveCommand会检查当前是否有rdb子进程执行，如果没有在子进程执行rdb持久化则直接调用rdbSave方法生成dump.rdb文件落盘：

//调用save指令其内部调用rdbSave完成rdb文件生成
void saveCommand(redisClient *c) {
	//检查是否子进程执行rdb，若有则直接返回
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Background save already in progress");
        return;
    }
    //调用rdbSave
    if (rdbSave(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {
        addReply(c,shared.ok);
    } else {
        addReply(c,shared.err);
    }
}
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步入rdbSave即可看到生成临时rdb写入数据，然后数据刷盘，最后完成文件名原子修改的操作：

int rdbSave(char *filename) {
    char tmpfile[256];
    FILE *fp;
    rio rdb;
    int error;
	//生成一个tmp文件
    snprintf(tmpfile,256,"temp-%d.rdb", (int) getpid());
    fp = fopen(tmpfile,"w");
    if (!fp) {
        redisLog(REDIS_WARNING, "Failed opening .rdb for saving: %s",
            strerror(errno));
        return REDIS_ERR;
    }
	//调用rdbSaveRio完成数据写入
    rioInitWithFile(&rdb,fp);
    if (rdbSaveRio(&rdb,&error) == REDIS_ERR) {
        errno = error;
        goto werr;
    }
	//直接刷盘到磁盘，避免留在系统输出缓冲区
    /* Make sure data will not remain on the OS's output buffers */
    if (fflush(fp) == EOF) goto werr;
    if (fsync(fileno(fp)) == -1) goto werr;
    if (fclose(fp) == EOF) goto werr;

    //完成写入后文件重命名为dump.rdb
    if (rename(tmpfile,filename) == -1) {
        redisLog(REDIS_WARNING,"Error moving temp DB file on the final destination: %s", strerror(errno));
        unlink(tmpfile);
        return REDIS_ERR;
    }
   	//......
   	
    return REDIS_OK;

	//......
}
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# bgsave指令触发rdb

同时redis也支持后台持久化，如果用户需要考虑redis性能问题，可以直接通过bgsave指令创建rdb子进程完成数据库数据持久化。

我们同样可以在rdb.c文件中看到bgsave指令调用的方法bgsaveCommand，可以看到如果没有子进程进行rdb或者aof，该指令会调用rdbSaveBackground完成异步数据持久化：

//调用rdbSaveBackground创建一个子进程生成rdb文件，不影响主线程
void bgsaveCommand(redisClient *c) {
	//如果有子进程执行rdb或者aof，则直接返回错误提醒
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Background save already in progress");
    } else if (server.aof_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Can't BGSAVE while AOF log rewriting is in progress");
    } else if (rdbSaveBackground(server.rdb_filename) == REDIS_OK) {//调用rdbSaveBackground进行数据持久化
        addReplyStatus(c,"Background saving started");
    } else {
        addReply(c,shared.err);
    }
}
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步入rdbSaveBackground可以看到，其内部还会检查一次是否有文件进行rdb，如果明确没有之后直接fork一个子进程出来调用上文所说的rdbSave完成数据持久化到dump.rdb中：

int rdbSaveBackground(char *filename) {
    pid_t childpid;
    long long start;

    if (server.rdb_child_pid != -1) return REDIS_ERR;

     //......

    start = ustime();
    if ((childpid = fork()) == 0) {//创建子进程
        int retval;

       	//......
        retval = rdbSave(filename);//生成rdb文件
       
        exitFromChild((retval == REDIS_OK) ? 0 : 1);//退出子进程
    } else {
       //......
    }
    return REDIS_OK; /* unreached */
}
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# rdb被动触发

redis被动触发由时间事件轮询处理，我们可以在redis.conf配置rdb被动触发持久化的时机，默认配置如下当60s生成10000或者300s 生成10次改变亦或者900s生成1次改变，我们就会执行一次被动rdb持久化：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000
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对应的我们可以在redis.c的serverCron函数在看到这段逻辑，它会遍历出我们配置的保存间隔配置saveparam，通过比对这3条配置的上次保存时间计算出时间间隔，以及当前redis变化书dirty看看是否符合要求，若如何要求则进行后台rdb持久化：

int serverCron(struct aeEventLoop *eventLoop, long long id, void *clientData) {
  	//......

    /* Check if a background saving or AOF rewrite in progress terminated. */
    if (server.rdb_child_pid != -1 || server.aof_child_pid != -1) {
       	//......
        }
    } else {
       	//遍历3个配置的params，如果改变数和事件间隔配置要求则直接进行后台被动rdb持久化
         for (j = 0; j < server.saveparamslen; j++) {
            struct saveparam *sp = server.saveparams+j;

            
            if (server.dirty >= sp->changes && //查看变化数是否大于当前配置的changes
                server.unixtime-server.lastsave > sp->seconds && //查看时间间隔是否大于配置
                (server.unixtime-server.lastbgsave_try >
                 REDIS_BGSAVE_RETRY_DELAY ||
                 server.lastbgsave_status == REDIS_OK))
            {
              //......
              //执行异步持久化
                rdbSaveBackground(server.rdb_filename);
                break;
            }
         }

        	//......
         }
    }


 	//......
 
    return 1000/server.hz;
}
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# 其他被动落盘时机

其实有些时候我们执行的某些执行也会进行rdb持久化，例如flushall刷盘指令,其调用函数flushallCommand就会时间串行执行rdb持久化：

//调用flush指令时会调用rdbSave进行数据持久化
void flushallCommand(redisClient *c) {
  	//......
    if (server.saveparamslen > 0) {
       	//串行执行rdb持久化
        int saved_dirty = server.dirty;
        rdbSave(server.rdb_filename);
      	//......
    }
    server.dirty++;
}
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当我们关闭redis服务器的时候也会执行rdb串行持久化：

//服务器进程关闭时调用rdbSave生成rdb文件
int prepareForShutdown(int flags) {
      //......
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        //......
    }
    if (server.aof_state != REDIS_AOF_OFF) {
       //......
    }
    if ((server.saveparamslen > 0 && !nosave) || save) {
      
        if (rdbSave(server.rdb_filename) != REDIS_OK) {
             //......
            return REDIS_ERR;
        }
    }
      //......
    return REDIS_OK;
}
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# rdb写入文件数据详解

无论是rdbsave还是rdbbgsave对应的方法，其内部都会调用rdbSaveRio，它进行文件写入时对应写入数据大体顺序是:

  1. 写入REDIS大写。
  2. 补0填充长度。
  3. 写入当前redis版本号，以笔者源码为例则是6。
  4. 遍历数据库写入REDIS_RDB_OPCODE_SELECTDB表示开始存储数据库数据，这个值默认为254，redis会转为八进制376写入。
  5. 遍历当前数据库键值对key长度和key，value长度和value写入，后续数据库都是如此往复。
  6. 所有数据库写完后补上REDIS_RDB_OPCODE_EOF和checksum用于后续rdb数据恢复的校验。

为保证读者更直观的了解redis持久化写入的内容，我们可以删除本地rdb文件，然后执行如下执行生成一个全新的rdb文件：

# 保存键值对
set key value
# 切换到1库
select 1
# 保存键值对到1库
set key-1 value
# 调用save进行数据持久化
save
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正常情况下我们打开rdb文件会得到一堆类型乱码的内容，我们无法知晓写入的信息，我们可以直接键入od生成rdb文件16进制数据及其对应的ASCII字符：

od -A x -t x1c -v dump.rdb
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最终我们就可以得到如下文件，可以看到数据格式和笔者上文所说基本一致：

#        大写REDIS          补0            254的8进制 当前数据库索引   键值对`key`长度和`key`，`value`长度和`value`      
#000000  52  45  44  49  53  30  30  30  36  fe  00  00  03  6b  65  79
         R   E   D   I   S   0   0   0   6 376  \0  \0 003   k   e   y
000010  05  76  61  6c  75  65  fe  01  00  05  6b  65  79  2d  31  05
       005   v   a   l   u   e 
#  254的8进制 当前数据库索引1  键值对key长度和key，value长度和value    
376 001  \0 005   k   e   y   -   1 005
000020  76  61  6c  75  65  ff  76  eb  e4  80  bd  df  66  11
         v   a   l   u   e 
# EOF 255八进制 剩下8位是对应的checksum
377   v 353 344 200 275 337   f 021
00002e
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对应的我们给出这段源码，对应的写入流程如上文笔者所述：

int rdbSaveRio(rio *rdb, int *error) {
    dictIterator *di = NULL;
    dictEntry *de;
    char magic[10];
    int j;
    long long now = mstime();
    uint64_t cksum;

    if (server.rdb_checksum)
        rdb->update_cksum = rioGenericUpdateChecksum;
    snprintf(magic,sizeof(magic),"REDIS%04d",REDIS_RDB_VERSION);//对应redis 3个0 然后版本号，当前版本为6
    if (rdbWriteRaw(rdb,magic,9) == -1) goto werr;//上述魔数写入rdb文件
		//遍历数据库
    for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
        redisDb *db = server.db+j;
        dict *d = db->dict;
        if (dictSize(d) == 0) continue;
        di = dictGetSafeIterator(d);
        if (!di) return REDIS_ERR;

        /* Write the SELECT DB opcode */
        if (rdbSaveType(rdb,REDIS_RDB_OPCODE_SELECTDB) == -1) goto werr;//写入254，也就是内容中的376
        if (rdbSaveLen(rdb,j) == -1) goto werr;//写入当前库索引

       	//遍历当前键值对写入
        while((de = dictNext(di)) != NULL) {
            sds keystr = dictGetKey(de);
            robj key, *o = dictGetVal(de);
            long long expire;

            initStaticStringObject(key,keystr);
            expire = getExpire(db,&key);
            if (rdbSaveKeyValuePair(rdb,&key,o,expire,now) == -1) goto werr;//写入键值对
        }
        dictReleaseIterator(di);
    }
  //......

    /* EOF opcode */
    if (rdbSaveType(rdb,REDIS_RDB_OPCODE_EOF) == -1) goto werr;//写入结束符254 八进制为377

 
    cksum = rdb->cksum;
    memrev64ifbe(&cksum);
    if (rioWrite(rdb,&cksum,8) == 0) goto werr;//写入8位数校验和,其底层调用rioGenericUpdateChecksum，按照cksum到数组中获取就对应的值并
    return REDIS_OK;

//......
}
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对应的我们步入rdbSaveKeyValuePair即可看到redis获取key长度和key，以及value长度和value并写入rdb文件的核心流程:

int rdbSaveKeyValuePair(rio *rdb, robj *key, robj *val,
                        long long expiretime, long long now)
{
   	//......

    /* Save type, key, value */
    if (rdbSaveObjectType(rdb,val) == -1) return -1;//写入类型以字符串形式就是0
    if (rdbSaveStringObject(rdb,key) == -1) return -1;//写入key长度和key
    if (rdbSaveObject(rdb,val) == -1) return -1;//写入value长度和value
    return 1;
}
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# 小结

自此我们将redis持久化策略rdb都分析完成了，希望对你有帮助。

我是 sharkchili ，CSDN Java 领域博客专家，mini-redis的作者，我想写一些有意思的东西，希望对你有帮助，如果你想实时收到我写的硬核的文章也欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。

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# 参考

《Redis 源码剖析与实战》

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上次更新: 2026/03/26, 01:05:31
聊聊Redis中缓存淘汰算法的实现
一文读懂Redis RDB持久化：策略、配置与应用

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