大家好，我是小林。之前圖解了兩篇 Redis 持久化技術(shù)，分別是：

• 圖解 AOF 日志

• 圖解 RDB 快照

有些讀者在評(píng)論區(qū)里提了一些問題，然后這些問題是他們自己延伸想出來的，我覺得問題具有代表性，就在這篇回答下這些問題。

AOF 日志篇的問題

問題一

這位讀者的意思是，他認(rèn)為 Redis 是單線程的，但是他在文章里看到 Redis 在 AOF 重寫日志的時(shí)候，會(huì)創(chuàng)建子進(jìn)程來重寫日志，他就覺得不對(duì)勁。

Redis 確實(shí)是以單線程架構(gòu)被大家所知，但是這個(gè)單線程指的是「從網(wǎng)絡(luò) IO 處理到實(shí)際的讀寫命令處理」都是由單個(gè)線程完成的，并不是說整個(gè) Redis 里只有一個(gè)主線程。

有些命令操作可以用后臺(tái)子進(jìn)程執(zhí)行（比如快照生成、AOF 重寫）。

嚴(yán)格意義上說的話，Redis 4.0 之后并不是單線程架構(gòu)了，除了主線程外，它也有后臺(tái)線程在處理一些耗時(shí)比較長(zhǎng)的操作，例如清理臟數(shù)據(jù)、無用連接的釋放、大 Key 的刪除等等。

你可能聽到 Redis 6.0 版本支持了多線程技術(shù)，不過這個(gè)并不是指多個(gè)線程同時(shí)在處理讀寫命令，而是使用多線程來處理 Socket 的讀寫，最終執(zhí)行讀寫命令的過程還是只在主線程里。

之所以采用多線程 IO 是因?yàn)镽edis 處理請(qǐng)求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)處理經(jīng)常是瓶頸，通過多個(gè) IO 線程并行處理網(wǎng)絡(luò)操作，可以提升整體處理性能。

那為什么處理操作命令的過程只在單線程里呢？

因?yàn)?Redis 不存在 CPU 成為瓶頸的情況，主要受限于內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)。

而且使用單線程的好處在于，可維護(hù)性高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

如果采用多線程模型來處理讀寫命令，雖然能提升并發(fā)性能，但是它卻引入了程序執(zhí)行順序的不確定性，帶來了并發(fā)讀寫的一系列問題，增加了系統(tǒng)復(fù)雜度、同時(shí)可能存在線程切換、甚至加鎖解鎖、死鎖造成的性能損耗。

關(guān)于 Redis 單線程的問題就介紹這么多，后續(xù)在寫一篇詳細(xì)點(diǎn)的文章。

問題二

這個(gè)讀者的意思是，AOF 重寫緩沖區(qū)占滿了會(huì)發(fā)生什么？

其實(shí)重寫緩沖區(qū)并不是一個(gè)很大塊的內(nèi)存空間，而是一些內(nèi)存塊的鏈表，每個(gè)內(nèi)存塊的大小為 10MB，這樣就組成了一個(gè)重寫緩沖區(qū)。

AOF 重寫緩沖區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

細(xì)心的同學(xué)可能發(fā)現(xiàn)，aofrwblock 結(jié)構(gòu)里沒有 prev 和 next 指針呀，那怎么組成鏈表的呢？

Redis 是這樣做的，用 listNode 結(jié)構(gòu)包裹著 aofrwblock 結(jié)構(gòu)，會(huì)將 listNode 結(jié)構(gòu)里的 value 指針指向 aofrwblock。

接下來，我們看看 Redis 是如何使用申請(qǐng)和使用 aofrwblock 結(jié)構(gòu)的。

下面這個(gè)函數(shù)，就是將操作命令追加到 AOF 重寫緩沖區(qū)的實(shí)現(xiàn)：

可以看到，當(dāng)一個(gè)內(nèi)存塊 10MB 大小用完后，就會(huì)通過 zmalloc() 在申請(qǐng)一個(gè)內(nèi)存塊，并將其追加到鏈表的末尾。

如果遇到系統(tǒng)內(nèi)存緊張，導(dǎo)致申請(qǐng)內(nèi)存失敗時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢？

我們直接看下 zmalloc() 的實(shí)現(xiàn)：

可以看到，當(dāng) zmalloc() 申請(qǐng)內(nèi)存失敗的時(shí)候，就會(huì)打印一條日志，并調(diào)用 abort() 終止 Redis 進(jìn)程。

現(xiàn)在就可以回答讀者的問題了，重寫緩沖區(qū)占滿了會(huì)發(fā)生什么？

重寫緩沖區(qū)是邊用邊申請(qǐng)的，也就是說是動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的，并不是一次性就分配好的。

如果一直分配內(nèi)存，當(dāng)耗盡系統(tǒng)的內(nèi)存資源的時(shí)候，zmalloc() 就無法申請(qǐng)成功，就會(huì)打印一條日志，隨后就 Redis 進(jìn)程就退出了。

RDB 日志篇的問題

問題一

這位讀者的意思是，為什么執(zhí)行 bgsave ?命令來生成快照文件的時(shí)候，是創(chuàng)建子進(jìn)程而不是線程。

AOF 重寫日志和 bgsave 快照生成都是通過創(chuàng)建子進(jìn)程來負(fù)責(zé)的，這里使用子進(jìn)程而不是線程，是因?yàn)槿绻鞘褂镁€程，多線程之間會(huì)共享內(nèi)存，那么在修改共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要通過加鎖來保證數(shù)據(jù)的安全，而這樣就會(huì)降低性能。

而使用子進(jìn)程，創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)，父子進(jìn)程是共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的，不過這個(gè)共享的內(nèi)存只能以只讀的方式，而當(dāng)父子進(jìn)程任意一方修改了該共享內(nèi)存，就會(huì)發(fā)生「寫時(shí)復(fù)制」，于是父子進(jìn)程就有了各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)副本，就不用加鎖來保證數(shù)據(jù)安全，減少了鎖的開銷和避免死鎖的發(fā)生。

問二

bgsave 和 save 的區(qū)別就在于：

• bgsave 會(huì)使用 ?fork() 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建子進(jìn)程，創(chuàng)建快照的工作在子進(jìn)程里；

• save 不會(huì)創(chuàng)建子進(jìn)程，創(chuàng)建快照的工作在主線程里。

創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)，有兩個(gè)階段會(huì)導(dǎo)致阻塞父進(jìn)程：

• 創(chuàng)建子進(jìn)程的途中，由于要復(fù)制父進(jìn)程的頁(yè)表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，阻塞的時(shí)間跟頁(yè)表的大小有關(guān)，頁(yè)表越大，阻塞的時(shí)間也越長(zhǎng)；

• 創(chuàng)建完子進(jìn)程后，如果子進(jìn)程或者父進(jìn)程修改了共享數(shù)據(jù)，就會(huì)發(fā)生寫時(shí)復(fù)制，這期間會(huì)拷貝物理內(nèi)存，如果內(nèi)存越大，自然阻塞的時(shí)間也越長(zhǎng)；

那么當(dāng) Redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)高達(dá)幾十 G，甚至上百 G 的時(shí)候，如果用 bgsave ?進(jìn)行 RDB 快照的話，在創(chuàng)建子進(jìn)程的時(shí)候，會(huì)因?yàn)閺?fù)制太大的頁(yè)表而導(dǎo)致 Redis 阻塞在 fork() 函數(shù)，主線程無法繼續(xù)執(zhí)行，相當(dāng)于停頓了。

所以針對(duì)這種情況建議用 sava。

雖然 save 會(huì)一直阻塞 Redis 直到快照生成完畢，但是它這個(gè)阻塞并不是意味著停頓了，而是在執(zhí)行生成快照的程序，只是期間主線程無法處理接下來的讀寫命令。

并且因?yàn)椴恍枰獎(jiǎng)?chuàng)建子進(jìn)程，所以不會(huì)像 bgsave ?一樣因?yàn)閯?chuàng)建子進(jìn)程而導(dǎo)致 Redis 停頓，并且因?yàn)闆]有子進(jìn)程在爭(zhēng)搶資源，所以 sava 創(chuàng)建快照的速度比 bgsave 創(chuàng)建快照的速度要快一些。

問題三

這兩個(gè)看一下源碼就知道了呀。

先看回答第一個(gè)問題，我們直接看 Redis 加載 AOF 文件函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

打開 AOF 文件之后，首先讀取 5 個(gè)字符如果是「REDIS」，那么就說明這是一個(gè)混合持久化的 AOF 文件，因?yàn)?RDB ?格式一定是以「REDIS」開頭，而純 AOF 格式則一定以「*」開頭。

所以如果開頭的 5 個(gè)字符是 「REDIS」 會(huì)先進(jìn)入 rdbLoadRio() 函數(shù)來加載 RDB 內(nèi)容。

rdbLoadRio() 函數(shù)就不詳細(xì)展開了，就是按約定好的格式解析文件內(nèi)容直到遇到 RDB_OPCODE_EOF 結(jié)束標(biāo)記后返回。

接著 loadAppendOnlyFile() 函數(shù)繼續(xù)以 AOF 格式解析文件直到結(jié)束整個(gè)加載過程完成。

再來看第二個(gè)問題，是通過什么方法將內(nèi)存寫入文件的？

很簡(jiǎn)單的，就是通過大家都知道的 write() 系統(tǒng)調(diào)用將內(nèi)存數(shù)據(jù)寫入到文件呀。

好了，這次就暫時(shí)回答這么多問題了。

你們覺得小林答的夠詳細(xì)嗎？

覺得不錯(cuò)的，給小林個(gè)三連呀！

我們下次見啦～