Redis 6.0的新特性也是在一步步的討論和優(yōu)化中確定的。

很多的特性已經在之前的RC等版本中介紹過了。

但是正式GA版中也有一些新的變化:

• SSL
• ACL: 更好，命令支持
• RESP3
• Client side caching:重新設計
• Threaded I/O
• Diskless replication on replicas
• Cluster support in Redis-benchmark and improved redis-cli cluster support
• Disque in beta as a module of Redis: 開始侵入消息隊列領域
• Redis Cluster Proxy
• 支持RDB不再使用時可立即刪除，針對不落盤的場景
• PSYNC2: 優(yōu)化的復制協議
• 超時設置支持更友好
• 更快的RDB加載，20% ~ 30%的提升
• STRALGO，新的字符串命令，目前只有一個實現LCS (longest common subsequence)

@antirez 提到只是Redis歷史上最大的一次版本更新，所以謹慎建議在應用的產品中還是多多測試評估，并且承諾一旦遇到大的bug就會緊急發(fā)布6.0.1版。果不其然，一天后就發(fā)布了 6.0.1版，修復了一個allocator的bug，這個bug是為了優(yōu)化而引入的，現在暫時去掉了。

I just released Redis 6.0.1. Unfortunately there was a bug in Redis 6.0.0 introduced just a few days before the release, that only happens when using the non-default allocator (libc malloc in this case triggers it). Optimization reverted, 6.0.1 released. Sorry for the issue.

本文主要關注Client side caching(客戶端緩存)這一特性。

smallnest/RESP3 是Redis RESP3協議的解析庫，你可以使用它和Redis底層通訊，或者包裝它實現新版的Redis client庫或者Redis Server端。

一年前，當 @antirez 參加完紐約Redis大會后，5:30就在旅店中醒來了，面對曼哈頓街頭的美麗景色，在蕓蕓眾生中思索Redis的未來。包括客戶端緩存。

其實，客戶端緩存特性是收到Redis Conf 2018的Ben Malec的影響，一下子打開了 @antirez 思路。我們知道， 很多公司使用Redis做緩存系統(tǒng)，并且很好的提高了數據訪問的性能，但是很多企業(yè)為了進一步應對熱點數據，還是會在redis的client端緩存一部分熱點數據，用來應對吃瓜事件。比如在微博我們經常遇到的是明星出軌、明星分分合合、突發(fā)事件等等，每年都會有幾次突發(fā)的事件，微博除了使用Redis做緩存避免直接訪問數據庫，還會在前面加更多的cache層，比如L1 cache等，采用memcached等產品作為熱數據的緩存。那么就有一個問題，如何能夠及時的同步這些cache和redis的數據呢？Ben提供了非常有意思的想法。

佇立在曼哈頓的街頭,@antirez 陷入了沉思，后來回到旅館他開始實現初版的客戶端的緩存。當然，最終Redis 6.0中實現和這個初版的實現差別很大，但是很是顯然，從客戶端的演化過程中我們還是能看到@antirez對這個特性所在的權衡(trade off)。關于這個歷史本文不做太多的介紹，因為我們更關注于這個特性最終是什么樣子的。

Redis實現的是一個服務端協助的客戶端緩存，叫做tracking。客戶端緩存的命令是:

CLIENT?TRACKING?ON|OFF?[REDIRECT?client-id]?[PREFIX?prefix]?[BCAST]?[OPTIN]?[OPTOUT]?[NOLOOP]

當tracking開啟時， Redis會"記住"每個客戶端請求的key，當key的值發(fā)現變化時會發(fā)送失效信息給客戶端(invalidation message)。失效信息可以通過RESP3協議發(fā)送給請求的客戶端，或者轉發(fā)給一個不同的連接(支持RESP2+ Pub/Sub)。當廣播模式(broadcasting)開啟時，參與tracking的客戶端會收到它通過前綴訂閱的key的相關的通知，即使它沒請求過對應的key。同時還提供了OPTIN、OPTOUT等模式。

失效消息：當一個key的數據有修改的時候，需要告訴客戶端它以前緩存的數據失效了，這時redis會主動發(fā)送一條失效消息

• REDIRECT?: 將失效消息轉發(fā)給另外一個客戶端。當我們不使用RESP3而是使用老的RESP2和Redis通訊時，client本身不支持處理失效消息，所以可以開啟一個支持Pub/Sub客戶端處理失效消息。當然如果客戶端支持RESP3也可以將失效消息轉發(fā)給另外一個客戶端。這個cace我們放在最后演示。
• BCAST: 使用廣播模式開始tracking。在這種模式下客戶端需要設置將track的key的前綴，這些key的失效消息會廣播給所有參與的客戶端，不管這些客戶端是否請求/緩存額這些key。不開始廣播模式時，Redis只會track那些只讀命令請求的key，并且只會報告一次失效消息。
• PREFIX?: 只應用了廣播模式，注冊一個key的前綴。所有以這個前綴開始的key有修改時，都會發(fā)送失效消息。可以注冊多個前綴。如果不設置前綴，那么廣播模式會track每一個key。
• OPTIN: 當廣播模式沒有激活時，正常不會track只讀命令的key，除非它們在CLIENT CACHING yes之后被調用。
• OPTOUT: 當廣播模式沒有激活時，正常會track只讀命令的key，除非它們在CLIENT CACHING off之后被調用。
• NOLOOP: 不發(fā)送client自己修改的key。

下面讓我們一一介紹每個選項。

測試環(huán)境搭建

首先讓我們介紹RESP3協議相關的選項，REDIRECT 放在最后介紹。

在嘗試之前，你首先需要安裝一個redis 6.x的版本，目前時6.0.1。在官方網站上有源代碼的下載，編譯安裝也很簡單：

make?distclean
make
make?test
sudo?make?install

相信很快就有編譯好的二進制包可以下載。

啟動server, 它會在6379端口啟動一個服務:

redis-server

使用redis-cli訪問,默認訪問本機的6379實例:

redis-cli

當然你可以通過-h查看額外的參數配置，比如使用其它端口等等，這里我們使用最簡單的例子，重點是了解客戶端緩存的特性。

有時候為了更好的觀察redis的返回結果，我們使用telnet而不是redis-cli作為client連接redis，因為redis-cli對結果做了處理，尤其是失效消息，你可能無法觀測到。

BCAST 廣播模式 (client tracking on)

啟動redis server:

啟動redis-cli:

當然，我們使用telnet來測試，方便觀察redis的返回結果，剛才redis-cli用來更新key值，輔助測試。連接上之后發(fā)送hello 3開啟RESP3協議：

???~?telnet?localhost?6379
Trying?::1...
Connected?to?localhost.
Escape?character?is?'^]'.
hello?3
%7
$6
server
$5
redis
$7
version
$5
6.0.1
......

之后嘗試開啟tracking并讀取a的值:

client?tracking?on
+OK
set?a?1
+OK
get?a
$1
1

這個時候如果使用redis-cli作為另外一個client更新a的值，telnet這個client應該能獲得通知:

127.0.0.1:6379>?set?a?2
OK

觀察telnet，它收到了一個失效消息：

>2
$10
invalidate
*1
$1
a

注意它采用RESP3中的PUSH類型(>)。

如果這個使用你再使用redis-cli更新a的值，telnet不會再收到失效消息。除非telnet client再get a一次，重新tracking?a的值。

可以隨時取消tracking:

client?tracking?off

tracking特定前綴的key (client tracking on)

上面的方式會tracking所有的key，如果你只想跟蹤特定的key, 目前redis提供了一種方式，也就是前綴匹配的方式。你可以只tracking特定前綴的key。它值應用了廣播模式。

使用telnet client設定前綴和開啟tracking：

hello?3
.......
client?tracking?on?prefix?a?bcast
+OK
client?tracking?on?prefix?user?bcast
+OK

我們tracking兩個前綴，以a開頭的所有的key和以user開頭的所有的key,所有a開頭的所有的key和以user開頭的所有的key(包括a和user)的key變動時它應該都收到消息。

然后我們使用redis-cli更新三個key:?abc、user:32432723213和feed:6532343243432:

127.0.0.1:6379>?set?abc?100
OK
127.0.0.1:6379>?set?user:32432723213?good
OK
127.0.0.1:6379>?set?feed:6532343243432?abc
OK

telnet client收到abc和user:32432723213的失效消息,而不會收到feed:6532343243432的失效消息：

>2
$10
invalidate
*1
$3
abc
>2
$10
invalidate
*1
$16
user:32432723213

你可以通過client tracking off停止客戶端緩存。目前貌似不能只停止對單個的前綴的tracking。即使你使用client tracking off prefix user也是取消對所有的key的tracking。

......
}?else?if?(!strcasecmp(c->argv[2]->ptr,"off"))?{
????disableTracking(c);
}?else?{
......

選擇加入

如果使用OPTIN,可以有選擇的開啟tracking。只有你發(fā)送client caching yes之后的下一條的只讀命令的key才會tracking, 否則其它的只讀命令中的key不會tracking。

首先我們開始optin，讀取a的指，這個時候使用redis-cli client修改a的值為1000，我們并沒有收到a的失效消息。

client?tracking?on?optin
+OK
get?a
$1
2

接下來我們發(fā)送client caching yes，緊接著獲取a的值，這個時候如果再修改a的值，你就可以收到一條a的失效消息:

client?caching?yes
+OK
get?a
$4
1000
>2
$10
invalidate
*1
$1
a

必須是緊跟著client caching yes嗎?是的，比如發(fā)送下面的命令，只會tracking?b,而不是a:

client?caching?yes
+OK
get?b
_
get?a
$4
2000

選擇退出

如果使用OPTOUT,你也可以有選擇的退出tracking。只有你發(fā)送client caching off之后的下一條的只讀命令的key才會停止tracking, 否則其它的只讀命令中的key都會被tracking。

可以看到它和OPTIN正好相反，你可以根據你的場景來選擇。

比如下面的例子，開啟OPTOUT之后，對任意的key的變動都收到失效消息：

client?tracking?on?optout
+OK
get?a
$4
3000
>2
$10
invalidate
*1
$1
a

這個時候如果我們想排除b這個key，可以只針對它進行設置:

client?caching?no
+OK
get?b
$1
3

之后對b的變動并不會收到b的失效消息。

注意:?OPTIN和OPTOUT是針對的非BCAST場景，也就是只有你發(fā)送了key的只讀命令后，才會跟蹤相應的key。而廣播模式是無論你是否發(fā)送過key的只讀命令，只要redis修改了key，都會發(fā)送相應key(或者匹配前綴的key)的失效消息。

NOLOOP

正常設置時，失效消息是發(fā)給所有參與的client，但是如果設置了NOLOOP,則不會發(fā)送給更新這個key的client。

client?tracking?on?bcast?noloop
+OK
set?a?1
+OK
client?tracking?off
+OK
client?tracking?on?bcast
+OK
set?a?1
+OK
>2
$10
invalidate
*1
$1
a

注意，取消tracking只需調用client tracking off即可。

REDIRECT

最后，讓我們看一下轉發(fā)消息的處理。這是為了兼容RESP2協議一個處理方式，將失效消息轉發(fā)給另外一個client。

首先我們查看redis-cli的client id:

127.0.0.1:6379>?client?list
id=4?addr=127.0.0.1:61017?fd=8?name=?age=33103?idle=0?flags=N?db=0?sub=0?psub=0?multi=-1?qbuf=26?qbuf-free=32742?obl=0?oll=0?omem=0?events=r?cmd=client?user=default

使用telnet連接redis,查看client id:

client?id
:12

telnet 客戶端開啟訂閱失效消息：

SUBSCRIBE?__redis__:invalidate
*3
$9
subscribe
$20
__redis__:invalidate
:1

然后我們就可以將redis-cli的失效消息轉發(fā)給telnet client:

client?tracking?on?bcast?redirect?12
127.0.0.1:6379>?set?a?1000
OK

可以看到telnet客戶端收到了失效消息：

*3
$7
message
$20
__redis__:invalidate
*1
$1
a

如果你要轉發(fā)的目的client開啟了RESP3協議，你就不需要RESP3 Pub/Sub了，因為RESP3原生支持Push消息。

redis的tracking feature的實現代碼在:tracking.c。