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浏览次数:100发布时间:2014/03/18文章来源:华仕尊城设计
Redis在分布式应用中占据着越来越重要的地位,短短的几万行代码,实现了一个高性能的数据存储服务。最近dump中心的cm8集群出现过几次redis超时的情况...2014/03/18

Redis在分布式应用中占据着越来越重要的地位,短短的几万行代码,实现了一个高性能的数据存储服务。最近dump中心的cm8集群出现过几次redis超时的情况,但是查看redis机器的相关内存都没有发现内存不够,或者内存发生交换的情况,查看redis源码之后,发现在某些情况下redis会出现超时的状况,相关细节如下。

1. 网络。Redis的处理与网络息息相关,如果网络出现闪断则容易发生redis超时的状况。如果出现这种状况首先应查看redis机器网络带宽信息,判断是否有闪断情况发生。

2. 内存。redis所有的数据都放在内存里,当物理内存不够时,linux os会使用swap内存,导致内存交换发生,这时如果有redis调用命令就会产生redis超时。这里可以通过调整/proc/sys/vm/swappiness参数,来设置物理内存使用超过多少就会进行swap。

  1. int rdbSaveBackground(char *filename) { 
  2.     pid_t childpid; 
  3.     long long start; 
  4.   
  5.     if (server.rdb_child_pid != -1) return REDIS_ERR; 
  6.     serverserver.dirty_before_bgsave = server.dirty; 
  7.     server.lastbgsave_try = time(NULL); 
  8.     start = ustime(); 
  9.     if ((childpid = fork()) == 0) { 
  10.         int retval; 
  11.         /* Child */ 
  12.         if (server.ipfd > 0) close(server.ipfd); 
  13.         if (server.sofd > 0) close(server.sofd); 
  14.         retval = rdbSave(filename); 
  15.         if (retval == REDIS_OK) { 
  16.             size_t private_dirty = zmalloc_get_private_dirty(); 
  17.             if (private_dirty) { 
  18.                 redisLog(REDIS_NOTICE, 
  19.                     "RDB: %zu MB of memory used by copy-on-write", 
  20.                     private_dirty/(1024*1024)); 
  21.             } 
  22.         } 
  23.         exitFromChild((retval == REDIS_OK) ? 0 : 1); 
  24.     } else { 
  25.         /* Parent */ 
  26.         server.stat_fork_time = ustime()-start; 
  27.         if (childpid == -1) { 
  28.             server.lastbgsave_status = REDIS_ERR
  29.             redisLog(REDIS_WARNING,"Can't save in background: fork: %s", 
  30.                 strerror(errno)); 
  31.             return REDIS_ERR; 
  32.         } 
  33.         redisLog(REDIS_NOTICE,"Background saving started by pid %d",childpid); 
  34.         server.rdb_save_time_start = time(NULL); 
  35.         server.rdb_child_pid = childpid
  36.         updateDictResizePolicy(); 
  37.         return REDIS_OK; 
  38.     } 
  39.     return REDIS_OK; /* unreached */ 

 

程序1

另外还有一些特殊情况也会导致swap发生。当我们使用rdb做为redis集群持久化时可能会发生物理内存不够的情况(aof持久化只是保持支持不断的追加redis集群变化操作,不太容易引起swap)。当使用rdb持久化时,如程序1所示主进程会fork一个子进程去dump redis中所有的数据,主进程依然为客户端服务。此时主进程和子进程共享同一块内存区域, linux内核采用写时复制来保证数据的安全性。在这种模式下如果客户端发来写请求,内核将该页赋值到一个新的页面上并标记为写,在将写请求写入该页面。因此,在rdb持久化时,如果有其他请求,那么redis会使用更多的内存,更容易发生swap,因此在可以快速恢复的场景下尽量少使用rdb持久化可以将rdb dump的条件设的苛刻一点,当然也可以选择aof,但是aof也有他自身的缺点。另外也可以使用2.6以后的主从结构,将读写分离,这样不会出现server进程上又读又写的情景发生 3. Redis单进程处理命令。Redis支持udp和tcp两种连接,redis客户端向redis服务器发送包含redis命令的信息,redis服务器收到信息后解析命令后执行相应的操作,redis处理命令是串行的具体流程如下。首先服务端建立连接如程序2所示,在创建socket,bind,listen后返回文件描述符:

 

  1. server.ipfd = anetTcpServer(server.neterr,server.port,server.bindaddr); 

 

程序2

对于redis这种服务来说,它需要处理成千上万个连接(最高达到655350),需要使用多路复用来处理多个连接。这里redis提供了epoll,select, kqueue来实现,这里在默认使用epoll(ae.c)。拿到listen函数返回的文件描述符fd后,redis将fd和其处理acceptTcpHandler函数加入到事件驱动的链表中.实际上在加入事件队列中,程序4事件驱动程序将套接字相关的fd文件描述符加入到epoll的监听事件中。

  1.  if (server.ipfd > 0 && aeCreateFileEvent(server.el,server.ipfd,AE_READABLE, 
  2.         acceptTcpHandler,NULL) == AE_ERR) redisPanic("Unrecoverable error creating server.ipfd file event."); 
  3.   
  4. int aeCreateFileEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask, 
  5.         aeFileProc *proc, void *clientData) 
  6.     if (fd >= eventLoop->setsize) { 
  7.         errno = ERANGE
  8.         return AE_ERR; 
  9.     } 
  10.     aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[fd]; 
  11.   
  12.     if (aeApiAddEvent(eventLoop, fd, mask) == -1) 
  13.         return AE_ERR; 
  14.     fe->mask |= mask; 
  15.     if (mask & AE_READABLE) fe->rfileProc = proc
  16.     if (mask & AE_WRITABLE) fe->wfileProc = proc
  17.     fe->clientDataclientData = clientData; 
  18.     if (fd > eventLoop->maxfd) 
  19.         eventLoop->maxfd = fd; 
  20.     return AE_OK; 

 

程序3

 

  1. static int aeApiAddEvent(aeEventLoop *eventLoop, int fd, int mask) {  
  2.     aeApiState *state = eventLoop->apidata;  
  3.     struct epoll_event ee;  
  4.     /* If the fd was already monitored for some event, we need a MOD  
  5.      * operation. Otherwise we need an ADD operation. */  
  6.     int op = eventLoop->events[fd].mask == AE_NONE ?  
  7.             EPOLL_CTL_ADD : EPOLL_CTL_MOD;  
  8.     ee.events = 0;  
  9.     mask |= eventLoop->events[fd].mask; /* Merge old events */  
  10.     if (mask & AE_READABLE) ee.events |= EPOLLIN;  
  11.     if (mask & AE_WRITABLE) ee.events |= EPOLLOUT;  
  12.     ee.data.u64 = 0; /* avoid valgrind warning */  
  13.     ee.data.fd = fd;  
  14.     if (epoll_ctl(state->epfd,op,fd,&ee) == -1) return -1;  
  15.     return 0;  
  16. }  

 

程序4

在初始话完所有事件驱动后,如程序5所示主进程根据numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp)获得io就绪的文件描述符和其对应的处理程序,并对fd进行处理。大致流程是accept()->createclient()->readQueryFromClient()。其中readQueryFromClient()读取信息中的redis命令-> processInputBuffer()->call()最后完成命令。

  1. void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) { 
  2.     eventLoop->stop = 0
  3.     while (!eventLoop->stop) { 
  4.         if (eventLoop->beforesleep != NULL) 
  5.             eventLoop->beforesleep(eventLoop); 
  6.         aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS); 
  7.     } 
  8. int aeProcessEvents(aeEventLoop *eventLoop, int flags) 
  9. {------------------------------- 
  10.  numevents = aeApiPoll(eventLoop, tvp); 
  11.         for (j = 0; j < numevents; j++) {             aeFileEvent *fe = &eventLoop->events[eventLoop->fired[j].fd]; 
  12.             int mask = eventLoop->fired[j].mask; 
  13.             int fd = eventLoop->fired[j].fd; 
  14.             int rfired = 0
  15.   
  16.             /* note the fe->mask & mask & ... code: maybe an already processed 
  17.              * event removed an element that fired and we still didn't 
  18.              * processed, so we check if the event is still valid. */ 
  19.             if (fe->mask & mask & AE_READABLE) { 
  20.                 rfired = 1
  21.                 fe->rfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); 
  22.             } 
  23.             if (fe->mask & mask & AE_WRITABLE) { 
  24.                 if (!rfired || fe->wfileProc != fe->rfileProc) 
  25.                     fe->wfileProc(eventLoop,fd,fe->clientData,mask); 
  26.             } 
  27.             processed++; 
  28.         } 

 

程序5

从上述代码可以看出redis利用ae事件驱动结合epoll多路复用实现了串行式的命令处理。所以一些慢命令例如sort,hgetall,union,mget都会使得单命令处理时间较长,容易引起后续命令time out.所以我们第一需要从业务上尽量避免使用慢命令,如将hash格式改为kv自行解析,第二增加redis实例个数,每个redis服务器调用尽量少的慢命令。

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