面试官:Redis中的缓冲区了解吗

hello 大家好,我是七淅(xī)。

Redis 大家肯定不陌生,但在使用层面看不到的地方,就容易被忽略。今天想和大家分享的内容是 Redis 各个缓冲区的作用、溢出的后果及优化方向

在开始正文前,想多叨叨几句。不管是 Redis 还是其他中间件,底层很多原理都是相似的,设计思想都是通用的。

大家以后如果在学什么新框架/组件,可以尽量和已经学过的知识点进行联想,这样会更容易理解点的,不至于说死记硬背。

比如现在说到的缓冲区,它的目的是什么呢?

无它,为了性能。

要么缓存数据,提高响应速度。比如 MySQL 中有个 change buffer

要么担心消费者速度跟不上生产,怕数据丢失。所以需要把生产数据先暂存起来。Redis 的缓冲区就是这个作用。

另外,消费者速度跟不上,如果是同步处理的话,那是不是也会拖慢生产者,所以这里其实也是在保证生产者的速度。

可能有的读者会说:扯淡,消费者都跟不上了,生产者再快有什么用?

其实有没有一种可能,生产者根本不关心消费者什么时候用呢?前者是负责把后者需要的东西处理好给它就完事了。生产者很忙,还有其他一大堆数据要处理,不能慢慢等消费者同步消费完才去做其他事情。

好像开头扩展得有点多,我收一收,下面会详细说到。有疑问的小伙伴请上车,七淅正式发车了。

1. 各缓冲区

首先 Redis 有什么缓冲区呢?

一共 4 个:

  • 客户端输入缓冲区
  • 客户端输出缓冲区
  • 复制缓冲区
  • 复制积压缓冲区

2. 客户端输入缓冲区

服务器端会给每个连接的客户端都设置了一个输入缓冲区。

2.1 作用

暂存请求数据。

输入缓冲区会先把客户端发送过来的命令暂存起来,Redis 主线程再从输入缓冲区中读取命令,进行处理。

为了避免客户端和服务器端的请求发送和处理速度不匹配,这点和等下要说的输出缓冲区是一样的。

2.2 溢出场景

首先缓冲区是一块固定大小的内存区域,如果要把这个地方填满的话,那 Redis 会直接把客户端连接关闭。

保护自己嘛,你客户端挂了总比我服务端挂了好,服务端一挂就是所有客户端都没用了。

那填满缓冲区就有 2 个情况了:

  1. 要么一下子填满
  2. 要么生产速度大于消费速度,慢慢被填满

那么把上述原理对应到 Redis 的场景。

一下子填满的情况可以是往 Redis 里写大量数据,百万千万数量级那种。

另一个情况可以是 Redis 服务端因执行耗时操作,阻塞住了,导致没法消费输入缓冲区数据。

2.3 优化

对应上面 2 个溢出场景,优化方向很自然就有了。

一下子填满的情况,是不是可以考虑不要一下子写这么多数据,能否拆下数据(其实一下子写大量数据本身就不合理哈)

另外,是否可以调高缓冲区大小呢?

这个其实是不行的哈,因为没有可以设置的地方,目前服务端默认为每个客户端输入缓冲区分配的大小是 1GB。

那轮到第 2 个溢出场景:两边处理速度不一致。

正常来说,服务端不应该出现长时间阻塞,所以需要看看是什么原因导致的阻塞,解决到就好了。

3. 客户端输出缓冲区

同输入缓冲区,服务器端也会给每个连接的客户端都设置了一个输出缓冲区。

3.1 作用

同上,也是暂存请求数据。

这个地方其实我在文章开头说的,生产者不关心消费者什么时候用,只负责把消费者之前请求的东西处理好就完事了。

可能有点抽象,我是这么理解的,如果有不妥的地方可以留言纠正我一下

服务端一般都会和多个客户端连接,加上 redis 网络通信模块是单线程的(即使是新版本支持多线程也一样)

假如没有输出缓冲区会发生什么事呢?

服务端处理了很多客户端 A 的请求,需要经过网络这一耗时操作,返回给客户端 A。在这个过程中,客户端 B 的请求一直得不到服务端处理和响应,这样吞吐量就上不去了。

有了缓冲区之后,至少能解放服务端,让它去处理客户端 B 的请求。

3.2 溢出场景

这里也是同输入缓冲区,我就不啰嗦了,溢出的话服务端也会关闭客户端连接。

  1. 服务器端返回了大量数据,一下子填满了
  2. 返回数据的速度太快,比如执行 MONITOR 命令,它会持续输出监测到的各个命令操作
  3. 缓冲区大小设置得不合理。

3.3 优化

类似的,不要一下子读大量数据;不持续在线上执行 MONITOR 命令。

而输出缓冲区的大小是可以通过 client-output-buffer-limit 来设置的。

但是一般来说,我们都不用改,因为默认情况就够了,这里了解下就好。

值得说一点的是,Redis 发布订阅的消息也是在该缓冲区中,可以用 client-output-buffer-limit pubsub 8mb 2mb 60 来限制大小。

  • pubsub 表示对订阅客户端进行设置。换成 normal 则表示当前设置的是普通客户端
  • 整个配置的含义是:实际占用的缓冲区大小要超过 8MB,或者连续 60 秒内对输出缓冲区的写入量超过 2MB 的话,服务端就会关闭客户端连接。

4. 复制缓冲区

温馨提示下,如果对 Redis 同步/复制不了解的读者,比如不知道全量/增量复制,建议可以看下我这篇文章:一文让你明白Redis主从同步

下面回到正题哈。

有复制肯定有主从,而主从间的数据复制包括全量复制和增量复制两种。

全量复制是同步所有数据,而增量复制只会把主从库网络断连期间主库收到的命令,同步给从库。

4.1 作用

暂存数据。

主节点上会为每个从节点都维护一个复制缓冲区。

在全量复制时,主节点在向从节点传输 RDB 文件的同时,会继续接收客户端发送的写命令请求,并保存在复制缓冲区中,等 RDB 文件传输完成后,再发送给从节点去执行。

4.2 溢出场景

从节点接收和加载 RDB 较慢,同时主节点接收到了大量的写命令,写命令在复制缓冲区中就会越积越多,最后就会溢出。

一旦溢出,主节点会直接关闭和从节点进行复制操作的连接,导致全量复制失败

4.3 优化

可以控制主节点数据量在 2~4GB(仅供参考),这样可以让全量同步执行得更快些,避免复制缓冲区累积过多命令

也可以调整缓冲区大小,还是之前的 client-output-buffer-limit 参数。

比如: config set client-output-buffer-limit slave 512mb 128mb 60

  • slave 参数表明该配置项是针对复制缓冲区的.
  • 整个配置的含义是:实际占用的缓冲区大小要超过 512MB,或者连续 60 秒内对输出缓冲区的写入量超过 128MB 的话,服务端就会关闭同步连接。

5. 复制积压缓冲区

这个是在新增复制用到的缓冲区。

具体介绍还是推荐看上面提到的文章哈,写到这里也 2k+ 字了,顶不住啦。

5.1 作用

暂存数据。

从节点意外断开连接后重连,可从该缓冲区同步期间没同步到的数据。

5.2 溢出场景

不会溢出。(想不到吧.jpg)

该缓冲区本质是一个固定长度,先进先出的队列,默认 1MB。

所以当队列被占满,不是报错,也不像上面几个缓冲区直接关闭连接。而是覆盖最早进入队列的数据。

因此,如果有从节点还没有同步这些旧命令数据,就会导致主从节点重新进行全量复制,而不是增量复制。

PS:全量复制性能开销远大于增量复制

5.3 优化

调整复制积压缓冲区的大小,参数是:repl_backlog_size

原创不易,如果觉得文章不错,希望能关注下我

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