Redis内部的阻塞式操作以及优化

如何避免单线程模型的阻塞

影响 Redis 性能的 5 大方面的潜在因素，分别是：

本文仅介绍Redis内部的阻塞方式操作

redis内部的阻塞式操作（四类）

1.客户端

网络 IO 不是导致 Redis 阻塞的因素
第一个阻塞点——集合全量查询和聚合操作
- 集合元素全量查询操作：HGETALL、SMENBERS
- 集合的聚合统计操作：求交、并、差集
Redis 的第二个阻塞点——bigkey 删除操作，redis删除得先释放内存，然后操作系统需要将释放的内存插入空闲内存块的链表，一下子释放太大可能会阻塞主线程
Redis 的第三个阻塞点：清空数据库

2.与磁盘交互

3.主从节点交互

主从集群中，主库生成RDB文件是不会阻塞的（fork子进程完成），But！对于从库而言，它会：

Redis 的第五个阻塞点——加载 RDB 文件

4. 切片集群实例交互时的阻塞点

当我们部署 Redis 切片集群时，每个 Redis 实例上分配的哈希槽信息需要在不同实例间进行传递，同时，当需要进行负载均衡或者有实例增删时，数据会在不同的实例间进行迁移。不过，哈希槽的信息量不大，而数据迁移是渐进式执行的，所以，一般来说，这两类操作对 Redis 主线程的阻塞风险不大。

需要注意的是，如果使用了 Redis Cluster 方案，而且同时正好迁移的是 bigkey 的话，就会造成主线程的阻塞，因为 Redis Cluster 使用了同步迁移。

哪些阻塞点可以异步执行？

在Redis中，提供了异步线程机制——redis会启动一些子线程，把一些任务交给子线程，让它们在后台完成。使用异步线程机制执行操作，可以避免阻塞主线程。But！不是五个阻塞点都能使用异步机制

哪些阻塞点可以异步执行？

如果一个操作能被异步执行，就意味着，它并不是 Redis 主线程的关键路径上的操作。我再解释下关键路径上的操作是啥。这就是说，客户端把请求发送给 Redis 后，等着 Redis返回数据结果的操作。

读操作是典型的关键路径操作，因为客户端发送了读操作之后，就会等待读取的数据返回，以便进行后续的数据处理。而redis第一个阻塞点“集合的全量查询和聚合操作”都涉及了读操作，所以它们不能异步操作
删除操作不是关键路径操作可以异步执行，删除操作并不需要给客户端返回具体的数据结果，所以第二个阻塞点“bigkey删除”和第三个阻塞点“清空数据库”可以使用异步线程机制
第四个阻塞点“AOF日志同步写”也可以异步执行，虽然为了保证数据可靠性，Redis实例需要保证AOF日志中操作已落盘，这个操作虽然需要实例等待，但不需要返回具体的数据给实例，所以不是关键路径操作，可以异步执行
第五个阻塞点“从库加载 RDB 文件”是关键路径操作，不可异步，从库要想对客户端提供数据存取服务，就必须把 RDB 文件加载完成。

总结：除了“集合的全量查询和聚合操作”以及“从库加载RDB文件”不可以使用异步线程机制，其他阻塞点都可以使用这个机制来提升性能

异步线程机制

Redis 主线程启动后，会使用操作系统提供的 pthread_create 函数创建 3 个子线程，分别由它们负责 AOF 日志写操作、键值对删除以及文件关闭的异步执行。

主线程通过一个链表形式的任务队列和子线程交互。例如：当收到删除键值对和清空数据库操作时，主线程会把这些操作封装成一个个任务，放到任务队列中，然后向客户端返回一个完成信息，表示删除已完成。

但实际上，这个删除还没有执行，等到后台子线程从任务队列中读取任务后，才开始实际删除键值对，并释放相应的内存空间，因此，我们把这种异步删除也称为惰性删除（lazy free）。

异步的键值对删除和数据库清空操作是 Redis 4.0 之后提供的功能

删除bigkey：

UNLINK

清空数据库：

FLUSHDB ASYNC
FLUSHALL AYSNC

总结

Redis 实例运行时的 4 大类交互对象：客户端、磁盘、主从库实例、切片集群实例。

导致 Redis 性能受损的 5 大阻塞点，包括集合全量查询和聚合操作、bigkey 删除、清空数据库、AOF 日志同步写，以及从库加载 RDB 文件。

在这 5 大阻塞点中，bigkey 删除、清空数据库、AOF 日志同步写不属于关键路径操作，可以使用异步子线程机制来完成。Redis 在运行时会创建三个子线程，主线程会通过一个任务队列和三个子线程进行交互。（异步删除redis4.0后才有）

集合全量查询和聚合操作、从库加载 RDB 文件是在关键路径上，无法使用异步操作来完成，以下是一些优化的建议：

Reids