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Redis进阶：数据持久化，安全，在PHP中使用

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PHP Linux

一、redis数据持久化

由于redis是一个内存数据库，如果系统遇到致命问题需要关机或重启，内存中的数据就会丢失，这是生产环境所不能允许的。所以redis提供了数据持久化的能力。

redis提供了两种持久化数据的方式，分别是RDB和AOF，这两种方式都是把数据写到硬盘上，实现内容数据的备份，在需要的时候redis会读取RDB或AOF文件，重新把数据加载到内存中，从而实现数据的恢复。

这两种持久化方式因为原理不同，因此各有优缺点，可根据实际情况灵活选用。

1、RDB

RDB原理

RDB持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照（Snapshot）存储，是默认的持久化方式。

RDB也是一种半持久化模式，因为它会按照一定的策略周期性的将数据保存到磁盘，产生名为dump.rdb（可以在配置中修改生成的数据文件名称）的数据文件，生成快照的周期策略可以通过配置文件定义。

Redis实现快照的过程

Redis使用fork函数复制一份当前进程（父进程）的副本（子进程）；
父进程继续接收并处理客户端发来的命令，而子进程开始将内存中的数据写入硬盘中的临时文件；
当子进程写入完所有数据后会用该临时文件替换旧的RDB文件，至此一次快照操作完成。

在执行fork的时候操作系统（类Unix操作系统）会使用写时复制（copy-on-write）策略，即fork函数发生的一刻父子进程共享同一内存数据，当父进程要更改其中某片数据时（如执行一个写命令），操作系统会将该片数据复制一份以保证子进程的数据不受影响，所以新的RDB文件存储的是执行fork一刻的内存数据。

Redis在进行快照的过程中不会修改RDB文件，只有快照结束后才会将旧的文件替换成新的，也就是说任何时候RDB文件都是完整的。这使得我们可以通过定时备份RDB文件来实现Redis数据库备份。RDB文件是经过压缩（可以配置rdbcompression参数以禁用压缩节省CPU占用）的二进制格式，所以占用的空间会小于内存中的数据大小，更加利于传输。

RDB优点

从上面的原理可以看到，RDB方式有如下优点：

RDB是一个非常紧凑的文件,它保存了某个时间点得完整数据集,非常适用于数据集的备份
RDB是一个紧凑的单一文件,很方便传送到另一个远端数据中心，非常适用于灾难恢复.
RDB在保存RDB文件时父进程唯一需要做的就是fork出一个子进程,接下来的工作全部由子进程来做，父进程不需要再做其他IO操作，所以RDB持久化方式可以最大化redis的性能
与AOF相比,在恢复大的数据集的时候，RDB方式会更快一些.

RDB缺点

当然RDB方式也有一些缺点：

Redis在意外停止工作（例如电源中断）的情况下会丢失上一次备份到现在的数据
RDB 需要经常fork子进程来保存数据集到硬盘上,当数据集比较大的时候,fork的过程是非常耗时的,可能会导致Redis在一些毫秒级内不能响应客户端的请求

RDB配置

打开redis的配置文件（一般在/etc/redis/redis.conf），可以看到基中有RDB的配置项：

111 ###################### SNAPSHOTTING  ######################
112 #20秒内有至少1个键被更改则进行快照
113 save 20 1
114 #300秒内有至少10个键被更改则进行快照
115 save 300 10
116 #60秒内有至少10000个键被更改则进行快照
117 save 60 10000
118 
119 stop-writes-on-bgsave-error yes
120 
121 #RDB方式时压缩数据
122 rdbcompression yes
123 
124 #检查数据校验和
125 rdbchecksum yes
126 
127 #备份的数据文件名称
128 dbfilename dump.rdb
129 
130 #备份的数据文件位置
131 dir /var/lib/redis

RDB备份恢复演示

生成RDB文件（存在/var/lib/redis目录下）：

#当前redis中有两个值
# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
2) "age"
#用save命令生成dump.rdb文件
127.0.0.1:6379> save
OK

查看生成的文件：

/var/lib/redis# ll
total 12
drwxr-xr-x  2 redis redis 4096 Jul 28 01:11 ./
drwxr-xr-x 47 root  root  4096 Jun 15 04:19 ../
-rw-rw----  1 redis redis   40 Jul 28 01:11 dump.rdb

关闭redis服务：

# /etc/init.d/redis-server stop
Stopping redis-server: redis-server.

启动redis服务，并查看是否恢复了数据，这里要求redis安装目录（即/var/lib/redis）下有dump.rdb文件：

# /etc/init.d/redis-server start
Starting redis-server: redis-server.
root@xxx:/var/lib/redis# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
2) "name"

我们可以看到，数据已经恢复了。

2、AOF

AOF原理

AOF持久化方式记录每次对服务器写的操作，当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据。

因为 AOF 的运作方式是不断地将命令追加到文件的末尾，所以随着写入命令的不断增加， AOF 文件的体积也会变得越来越大。举个例子，如果你对一个计数器调用了 100 次 INCR ，那么仅仅是为了保存这个计数器的当前值， AOF 文件就需要使用 100 条记录（entry）。然而在实际上，只使用一条 SET 命令已经足以保存计数器的当前值了，其余 99 条记录实际上都是多余的。

为了处理这种情况， Redis 支持一种有趣的特性：可以在不打断服务客户端的情况下，对 AOF 文件进行重建（rebuild）。执行 BGREWRITEAOF 命令， Redis 将生成一个新的 AOF 文件，这个文件包含重建当前数据集所需的最少命令。

AOF优点

从上面的原理可以看到，AOF方式有如下优点：

使用AOF方式备份的数据更完整
AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作，这些写入操作以 Redis 协议的格式保存，因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂，对文件进行分析（parse）也很轻松。导出（export） AOF 文件也非常简单：举个例子，如果你不小心执行了 FLUSHALL 命令，但只要 AOF 文件未被重写，那么只要停止服务器，移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令，并重启 Redis ，就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

AOF缺点

对于相同的数据集来说，AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积。
根据所使用的策略，AOF 的速度可能会慢于 RDB 。

AOF配置

在配置文件的 APPEND ONLY MODE 部分可以看到对AOF的配置：

373 #################### APPEND ONLY MODE #####################
374 #是否开始AOF方式
375 appendonly yes
376 
377 #AOF方式生成的文件名
378 appendfilename "appendonly.aof"
379 
380 #AOF方式写入数据的三种方式
381 # appendfsync always #每次收到写命令就立即强制写入磁盘，是最有保证的完全的持久化，但速度    也是最慢的，一般不推荐使用。
382 appendfsync everysec #每秒钟强制写入磁盘一次，在性能和持久化方面做了很好的折中，是受推荐
    的方式。
383 # appendfsync no #完全依赖OS的写入，一般为30秒左右一次，性能最好但是持久化最没有保证，不
    被推荐。
384 
385 #在日志重写时，不进行命令追加操作，而只是将其放在缓冲区里，避免与命令的追加造成DISK IO上    的冲突。
386 no-appendfsync-on-rewrite no
387 
388 #当前AOF文件大小是上次日志重写得到AOF文件大小的二倍时，自动启动新的日志重写过程。
389 auto-aof-rewrite-percentage 100
390 
391 #当前AOF文件启动新的日志重写过程的最小值，避免刚刚启动Reids时由于文件尺寸较小导致频繁的>    重写。
392 auto-aof-rewrite-min-size 64mb

AOP备份恢复演示

#向redis中写入一个值
# redis-cli
127.0.0.1:6379> set name "Hello Imooc"
OK

#查看生成的appendonly.aof文件
/var/lib/redis# cat appendonly.aof 
*2
$6
SELECT
$1
0
*3
$3
set
$4
name
$11
Hello Imooc

#重启redis，检查数据是否恢复
# /etc/init.d/redis-server restart
Stopping redis-server: redis-server.
Starting redis-server: redis-server.
root@xxx:/var/lib/redis# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"Hello Imooc"

可以看到数据也恢复成功。

如何选择持久化方式？

一般来说，如果想达到足以媲美数据库的数据安全性，你应该同时使用两种持久化功能。

如果你非常关心你的数据，但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失，那么你可以只使用 RDB 持久化。

二、redis安全

Redis 默认情况下，会绑定在 0.0.0.0:6379，这样将会将 Redis 服务暴露到公网上，如果在没有开启认证的情况下，可以导致任意用户在可以访问目标服务器的情况下未授权访问 Redis 以及读取 Redis 的数据。

攻击者在未授权访问 Redis 的情况下可以利用 Redis 的相关方法，可以成功在 Redis 服务器上进行数据操作，甚至可以写入公钥，进而可以使用对应私钥直接登录目标服务器。

下面是一些常规安全手段：

1、禁止一些高危命令

修改 redis.conf 文件，添加如下配置禁用敏感命令，并重启redis：

rename-command FLUSHALL ""
rename-command CONFIG   ""
rename-command EVAL     ""

2、以低权限运行 Redis 服务

为 Redis 服务创建单独的用户和家目录

3、添加密码验证

在配置文件中添加密码：

requirepass imooc

这时直接在cli下运行命令会提示没权限：

# redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
(error) NOAUTH Authentication required.

有两种方式可以登录，一是运行 redis-cli 时增加 -a 参数：

# redis-cli -a imooc
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

二是进入telnet后运行 auth 密码 进行授权：

# redis-cli
127.0.0.1:6379> auth imooc
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

4、禁止外网访问

修改 redis.conf 文件，添加或修改

bind 127.0.0.1

使得 Redis 服务只在当前主机可用

三、redis在php中的使用

Redis 官方推荐的PHP客户端是 Predis 和 PHPRedis。

前者是使用PHP代码实现的原生客户端，后者则是使用C语言编写的PHP扩展。性能上后者更占优势，但如果你使用的是虚拟主机，无法对PHP进行扩展，则需选择前者。

本文选择的是 PHPRedis。

Ubuntu下安装

# apt-get install php5-redis

在PHP中使用

php示例文件：

  1 <?php
  2     $redis = new Redis();
  3     $redis -> connect('127.0.0.1', 6379);
  4     $redis -> set('test', "hello world");
  5     echo $redis -> get('test');
  6 ?>

# php -f redis.php 
hello world

php中redis详细语法可参考：https://github.com/phpredis/phpredis

中文版：phpredis中文手册——《redis中文手册》 php版

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