关于java:Redis-Plus-来了性能炸裂

起源：https://developer.aliyun.com/article/705239

KeyDB 是 Redis 的高性能分支，专一于多线程，内存效率和高吞吐量。除了多线程之外，KeyDB 还具备仅在 Redis Enterprise 中可用的性能，例如 Active Replication，FLASH 存储反对以及一些基本不可用的性能，例如间接备份到 AWS S3。

KeyDB 与 Redis 协定，模块和脚本放弃齐全兼容性。这包含脚本和事务的原子性保障。因为 KeyDB 与 Redis 开发放弃同步，因而 KeyDB 是 Redis 性能的超集，从而使 KeyDB 取代了现有 Redis 部署。

在雷同的硬件上，KeyDB 每秒能够执行的查问数量是 Redis 的两倍，而提早却升高了 60%。Active-Replication 简化了热备用故障转移，使您能够轻松地在正本上调配写操作并应用基于 TCP 的简略负载平衡 / 故障转移。KeyDB 的高性能可让您在更少的硬件上做更多的事件，从而升高了经营老本和复杂性。

在此处查看残缺的基准测试后果和设置信息：

https://docs.keydb.dev/blog/2019/10/07/blog-post/

KeyDB 我的项目是从 redis fork 进去的分支。家喻户晓 redis 是一个单线程的 kv 内存存储系统，而 KeyDB 在 100% 兼容 redis API 的状况下将 redis 革新成多线程。

我的项目 git 地址：

https://github.com/JohnSully/KeyDB

网上公开的技术细节比拟少，本文根本是通过浏览源码总结进去的，如有错漏之处欢送斧正。

举荐一个开源收费的 Spring Boot 最全教程：

https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

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 申请，读取数据和解析协定。如图所示：

KeyDB 应用了 SO_REUSEPORT 个性，多个线程能够绑定监听同个端口。

每个 worker 线程做了 cpu 绑核，读取数据也应用了 SO_INCOMING_CPU 个性，指定 cpu 接收数据。

解析协定之后每个线程都会去操作内存中的数据，由一把全局锁来管制多线程拜访内存数据。

主线程其实也是一个 worker 线程，包含了 worker 线程的工作内容，同时也包含只有主线程才能够实现的工作内容。在 worker 线程数组中下标为 0 的就是主线程。

主线程的次要工作在实现serverCron，包含：

解决统计
客户端链接治理
db 数据的 resize 和 reshard
解决 aof
replication 主备同步
cluster 模式下的工作

在 redis 中所有链接治理都是在一个线程中实现的。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保护。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 */

用来示意链接属于哪个线程接管。

KeyDB 保护了三个要害的数据结构做链接治理：

clients_pending_write：线程专属的链表，保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，保护异步给客户链接发送数据的队列
clients_to_close：全局链表，保护须要异步敞开的客户链接

分成同步和异步两个队列，是因为 redis 有些联动 api，比方pub/sub，pub 之后须要给 sub 的客户端发送音讯，pub 执行的线程和 sub 的客户端所在线程不是同一个线程，为了解决这种状况，KeyDB 将须要给非本线程的客户端发送数据保护在异步队列中。

同步发送的逻辑比较简单，都是在本线程中实现，以下图来阐明如何同步给客户端发送数据

如上文所提到的，一个链接的创立、接收数据、发送数据、开释链接都必须在同个线程执行。异步发送波及到两个线程之间的交互。KeyDB 通过管道在两个线程中传递音讯：

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

本地线程须要异步发送数据时，先查看 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，要求增加写 socket 事件。专属线程在解决管道音讯时将对应的申请增加到写事件中，如图所示：

redis 有些敞开客户端的申请并非齐全是在链接所在的线程执行敞开，所以在这里保护了一个全局的异步敞开链表。

KeyDB 实现了一套相似 spinlock 的锁机制，称之为 fastlock。

fastlock 的次要数据结构有：

struct ticket
{
    uint16_t m_active;  // 解锁 +1
    uint16_t m_avail;  // 加锁 +1
};
struct fastlock
{
    volatile struct ticket m_ticket;

    volatile int m_pidOwner; // 以后解锁的线程 id
    volatile int m_depth; // 以后线程反复加锁的次数
};

应用原子操作 __atomic_load_2，__atomic_fetch_add，__atomic_compare_exchange 来通过比拟 m_active=m_avail 判断是否能够获取锁。fastlock 提供了两种获取锁的形式：

try_lock：一次获取失败，间接返回
lock：忙等，每 1024 * 1024 次忙等后应用sched_yield 被动交出 cpu，挪到 cpu 的工作开端期待执行。

在 KeyDB 中将 try_lock 和事件联合起来，来防止忙等的状况产生。每个客户端有一个专属的 lock，在读取客户端数据之前会先尝试加锁，如果失败，则退出，因为数据还未读取，所以在下个 epoll_wait 处理事件循环中能够再次解决。

KeyDB 实现了多活的机制，每个 replica 可设置成可写非只读，replica 之间相互同步数据。次要个性有：

每个 replica 有个 uuid 标记，用来去除环形复制
新减少 rreplay API，将增量命令打包成 rreplay 命令，带上本地的 uuid
key，value 加上工夫戳版本号，作为抵触校验，如果本地有雷同的 key 且工夫戳版本号大于同步过去的数据，新写入失败。采纳以后工夫戳向左移 20 位，再加上后 44 位自增的形式来获取 key 的工夫戳版本号。

参考文档：https://docs.keydb.dev/docs/commands

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关于java:Redis-Plus-来了性能炸裂

1 什么是 KeyDB？

2 走进 KeyDB

多线程架构

线程模型

链接治理

锁机制

Active-Replica