什么是 KeyDB？

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/

走进 KeyDB

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。

多线程架构

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

链接治理

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。

锁机制

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。

Active-Replica

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。

文档

  • https://docs.keydb.dev/docs/commands

感激浏览，心愿对你有所帮忙 :)

起源：又一款内存数据库横空出世，比 Redis 更强，性能间接飙升一倍！