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低并發(fā)編程

戰(zhàn)略上藐視技術(shù)，戰(zhàn)術(shù)上重視技術(shù)

本文末有小驚喜

我是個(gè) redis 服務(wù)，我馬上就要掛了

我已經(jīng)運(yùn)行了好幾年了，我的內(nèi)存中存儲(chǔ)著好多鍵值對(duì)。

如果我掛了，那樣我內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就全沒(méi)了。

我得想個(gè)辦法，時(shí)不時(shí)把數(shù)據(jù)復(fù)制到硬盤上保存起來(lái)。

我把這個(gè)偉大的計(jì)劃，稱為持久化計(jì)劃。

停下手頭的工作

我首先想到的最簡(jiǎn)單的辦法，就是先拒絕新來(lái)的命令，開始將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)復(fù)制到硬盤。

等拷貝完成后，再開始接受新命令。

這樣可以保證我拷貝的時(shí)候，沒(méi)有新來(lái)的命令修改內(nèi)存，也即保證了時(shí)點(diǎn)性。

簡(jiǎn)單說(shuō)就是，我保存的是某一時(shí)刻的 Redis 內(nèi)存狀態(tài)。

但這樣每次持久化都要阻塞客戶端命令，肯定要被罵。

不停止手頭的工作

這好辦，那我就不停止手頭的工作唄，一邊接受命令，一邊做持久化，如下。

?這樣效率提高了不少，持久化不再阻塞客戶端執(zhí)行命令了。

但是，你有沒(méi)有注意到，內(nèi)存中，某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，只有三種情況：

閃客 18 低并發(fā)編程

低兄 18 低并發(fā)編程

低兄 18 求三連

而此時(shí)硬盤中持久化的數(shù)據(jù)是：

閃客 18 求三連

它無(wú)法表示任何一個(gè)時(shí)刻的內(nèi)存數(shù)據(jù)。

那這樣的快照就失去了意義，也即沒(méi)有保證時(shí)點(diǎn)性。

這顯然也是不行的。

先復(fù)制一份內(nèi)存

這可咋辦呢？

停止手頭的工作可以保證時(shí)點(diǎn)性，但阻塞了客戶端。

不停止手頭的工作，雖然不阻塞客戶端，但又無(wú)法保證時(shí)點(diǎn)性。

真令人頭大啊。

抓了一會(huì)頭皮后，我冷靜了下來(lái)，開始分析。

時(shí)點(diǎn)性是必須保證的，否則快照就沒(méi)有了意義，那就只能嘗試將阻塞客戶端的時(shí)間變短一點(diǎn)了。

之前的阻塞客戶端時(shí)間，是消耗在持久化，也就是內(nèi)存拷貝到硬盤這個(gè)過(guò)程。

優(yōu)化一下，先從內(nèi)存中拷貝一份到另一塊內(nèi)存空間，然后再對(duì)這塊新的內(nèi)存空間進(jìn)行持久化。

?這樣，持久化的過(guò)程不耽誤客戶端命令，同時(shí)不受客戶端命令影響，保證了時(shí)點(diǎn)性。

而阻塞客戶端的時(shí)間，僅僅是內(nèi)存與內(nèi)存之間拷貝一份數(shù)據(jù)的時(shí)間，相比于整個(gè)持久化過(guò)程，可以忽略不計(jì)。

完美！

帶著這套完美的方案，我去找我的主人邀功了。

寫時(shí)復(fù)制

我：主人，我做好持久化方案啦！

主人：嗯我看看... 哎呀，把內(nèi)存復(fù)制一份，這個(gè)想法很好，但是差了點(diǎn)火候呀，你對(duì)操作系統(tǒng)了解的還不夠深入。

我：啊，為啥呢？

主人：你想想看，你現(xiàn)在的目的，就是為了讓持久化和處理客戶端命令的這兩個(gè)過(guò)程所用到的內(nèi)存空間隔離開，是不是？

我：嗯嗯是的。

主人：對(duì)呀，那其實(shí)你只需要新建一個(gè)進(jìn)程去做持久化的過(guò)程即可，不同進(jìn)程之間的內(nèi)存是隔離的，也就是新建一個(gè)進(jìn)程，會(huì)將原有進(jìn)程的內(nèi)存空間完全拷貝一份新的。

?我：啊，那這不是和我自己復(fù)制一份內(nèi)存一樣嘛，耗時(shí)差不多吧？

主人：我剛剛的圖只是給用戶的感覺(jué)是這樣的，實(shí)際上，linux 采用了寫時(shí)復(fù)制技術(shù)，在 fork 出子進(jìn)程時(shí)并沒(méi)有立刻將內(nèi)存進(jìn)行拷貝，僅僅是拷貝了一份映射關(guān)系，讓它們暫時(shí)指向同一個(gè)內(nèi)存空間。

?主人：而當(dāng)父子進(jìn)程對(duì)這塊內(nèi)存空間進(jìn)行寫操作時(shí)，才會(huì)真正復(fù)制內(nèi)存，而且是以頁(yè)為單位。

我：原來(lái)如此，也就是說(shuō)，我可以利用操作系統(tǒng)的進(jìn)程的寫時(shí)復(fù)制內(nèi)存的原理，來(lái)代替我自己復(fù)制全部?jī)?nèi)存這個(gè)方案，因?yàn)槌志没^(guò)程，對(duì)內(nèi)存的寫操作想來(lái)也不會(huì)特別多，大多數(shù)值都是不變的，所以這樣就提高了效率。

主人：是的，正是如此。

我：妙呀！

我趕緊把方案修改了，要持久化時(shí)我就 fork 一個(gè)子進(jìn)程去做這件事，由操作系統(tǒng)的進(jìn)程內(nèi)存隔離的特征替我保證時(shí)點(diǎn)性，寫時(shí)復(fù)制原理替我保證效率，也就是減少客戶端阻塞時(shí)間，偽代碼大概是這個(gè)樣子。

void rdbSaveBackground() {
    // 子進(jìn)程處理（利用了操作系統(tǒng)的寫時(shí)復(fù)制技術(shù)）
    if ((childpid = fork()) == 0) {
        // 落盤主方法
        rdbSave();
    }
}

完美！

還沒(méi)定結(jié)構(gòu)呢

剛剛光顧著想持久化的過(guò)程了，還沒(méi)定寫到磁盤中的數(shù)據(jù)格式呢。

那就定一個(gè)唄。

假如我的 Redis 內(nèi)存只有一條數(shù)據(jù)，是通過(guò)下面的命令寫入的：

set dibingfa niubi

那持久化后落到磁盤中的 rdb 文件將會(huì)是這個(gè)樣子。

?好了，大功告成，我再也不用擔(dān)心自己掛了，會(huì)有人幫我從持久化文件中恢復(fù)我的內(nèi)存數(shù)據(jù)的。

但沒(méi)來(lái)得及持久化的，我就不管了。

具體什么時(shí)候進(jìn)行一次持久化，我給主人留了一個(gè)配置

save m n

表示 m 秒內(nèi)數(shù)據(jù)集存在 n 次修改時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)一次持久化。

主人也可以配置多個(gè)這樣的配置項(xiàng)。

而我也好心給主人配了個(gè)默認(rèn)的配置項(xiàng)，并寫了段注釋。

# Save the DB on disk:
#   In the example below the behaviour will be to save:
#   after 900 sec (15 min) if at least 1 key changed
#   after 300 sec (5 min) if at least 10 keys changed
#   after 60 sec if at least 10000 keys changed
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

我想以主人的英文水平，應(yīng)該可以讀得懂。

好啦，這回真的是大功告成了！

這個(gè)破玩意，我給起個(gè)名字，就叫 RDB。

沒(méi)什么特別的含義，其實(shí)就是用我的名字作為開頭，Redis DB 而已。

后記

rdb 持久化過(guò)程，也可以手動(dòng)觸發(fā)，即直接輸入 bgsave，同自動(dòng)觸發(fā)完全一樣。

其在 redis 的源碼中，叫做 bgsaveCommand 方法。

整個(gè)源碼非常簡(jiǎn)單易讀，只是干擾項(xiàng)很多罷了。

我將干擾項(xiàng)全部去掉，整理了一份 RDB 源碼簡(jiǎn)潔版，并配上了我魔性的注釋，制作了一份精致的小 pdf。

本來(lái)想著讓大家分享到朋友圈獲取，但想想看算了，加我好友（公眾號(hào)低并發(fā)編程-菜單欄-關(guān)于），即可獲取這個(gè)精致的小 PDF。

你管這破玩意叫 RDB

停下手頭的工作

不停止手頭的工作

先復(fù)制一份內(nèi)存

寫時(shí)復(fù)制

還沒(méi)定結(jié)構(gòu)呢