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Redis Plus 来了,性能炸裂!

芋道源码  · 公众号  · Java  · 2025-02-11 09:51

正文

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来源:suo.im/4Cx7u


今天给大家介绍的是KeyDB,KeyDB项目是从redis fork出来的分支。众所周知redis是一个单线程的kv内存存储系统,而KeyDB在100%兼容redis API的情况下将redis改造成多线程。

上次也跟大家说了,项目地址是 https://github.com/EQ-Alpha/KeyDB

线程模型

KeyDB将redis原来的主线程拆分成了主线程和worker线程。每个worker线程都是io线程,负责监听端口,accept请求,读取数据和解析协议。如图所示:

KeyDB使用了SO_REUSEPORT特性,多个线程可以绑定监听同个端口。

每个worker线程做了cpu绑核,读取数据也使用了SO_INCOMING_CPU特性,指定cpu接收数据。

解析协议之后每个线程都会去操作内存中的数据,由一把全局锁来控制多线程访问内存数据。

主线程其实也是一个worker线程,包括了worker线程的工作内容,同时也包括只有主线程才可以完成的工作内容。在worker线程数组中下标为0的就是主线程。

主线程的主要工作在实现serverCron,包括:

  • 处理统计
  • 客户端链接管理
  • db数据的resize和reshard
  • 处理aof
  • replication主备同步
  • cluster模式下的任务

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链接管理

在redis中所有链接管理都是在一个线程中完成的。在KeyDB的设计中,每个worker线程负责一组链接,所有的链接插入到本线程的链接列表中维护。链接的产生、工作、销毁必须在同个线程中。每个链接新增一个字段

int iel; /* the event loop index we're registered with */

用来表示链接属于哪个线程接管。

KeyDB维护了三个关键的数据结构做链接管理:

  • clients_pending_write:线程专属的链表,维护同步给客户链接发送数据的队列
  • clients_pending_asyncwrite:线程专属的链表,维护异步给客户链接发送数据的队列
  • clients_to_close:全局链表,维护需要异步关闭的客户链接

分成同步和异步两个队列,是因为redis有些联动api,比如pub/sub,pub之后需要给sub的客户端发送消息,pub执行的线程和sub的客户端所在线程不是同一个线程,为了处理这种情况,KeyDB将需要给非本线程的客户端发送数据维护在异步队列中。

同步发送的逻辑比较简单,都是在本线程中完成,以下图来说明如何同步给客户端发送数据:

如上文所提到的,一个链接的创建、接收数据、发送数据、释放链接都必须在同个线程执行。异步发送涉及到两个线程之间的交互。KeyDB通过管道在两个线程中传递消息:


本地线程需要异步发送数据时,先检查client是否属于本地线程,非本地线程获取到client专属的线程ID,之后给专属的线程管到发送AE_ASYNC_OP::CreateFileEvent的操作,要求添加写socket事件。专属线程在处理管道消息时将对应的请求添加到写事件中,如图所示:

redis有些关闭客户端的请求并非完全是在链接所在的线程执行关闭,所以在这里维护了一个全局的异步关闭链表。

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锁机制

KeyDB实现了一套类似spinlock的锁机制,称之为fastlock。

fastlock的主要数据结构有:

int fdCmdWrite; //写管道
int fdCmdRead; //读管道

使用原子操作__atomic_load_2,__atomic_fetch_add,__atomic_compare_exchange来通过比较m_active=m_avail判断是否可以获取锁。







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