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青出于蓝 | 比Redis快5倍的KeyDB
Redis是单线程的，而KeyDB是Redis的高性能分支版本，专注于多线程，内存效率和高吞吐量。除了多线程之外，在相同的硬件上，KeyDB每秒执行的查询数量是Redis的两倍，延迟降低60％。KeyDB与Redis协议，模块和脚本完全兼容。这包括对事务的完全支持和脚本的原子执行。KeyDB项目是从Redis fork出来的分支。众所周知Redis是一个单线程的kv内存存储系统，而KeyDB在100%兼容Redis API的情况下将Redis改造成多线程。项目git地址：https://github.com/JohnSully/KeyDB网上公开的技术细节比较少，本文基本是通过阅读源码总结出来的，如有错漏之处欢迎指正。
多线程架构
线程模型
KeyDB将Redis原来的主线程拆分成了主线程和worker线程。每个worker线程都是io线程，负责监听端口，accept请求，读取数据和解析协议。如图所示：1、处理统计2、客户端链接管理3、db数据的resize和reshard4、处理aof5、replication主备同步6、cluster模式下的任务
链接管理
在Redis中所有链接管理都是在一个线程中完成的。在KeyDB的设计中，每个worker线程负责一组链接，所有的链接插入到本线程的链接列表中维护。链接的产生、工作、销毁必须在同个线程中。每个链接新增一个字段intiel;/* the event loop index we're registered with */用来表示链接属于哪个线程接管。KeyDB维护了三个关键的数据结构做链接管理：1、clientspendingwrite：线程专属的链表，维护同步给客户链接发送数据的队列2、clientspendingasyncwrite：线程专属的链表，维护异步给客户链接发送数据的队列3、clientstoclose：全局链表，维护需要异步关闭的客户链接分成同步和异步两个队列，是因为Redis有些联动api，比如pub/sub，pub之后需要给sub的客户端发送消息，pub执行的线程和sub的客户端所在线程不是同一个线程，为了处理这种情况，KeyDB将需要给非本线程的客户端发送数据维护在异步队列中。同步发送的逻辑比较简单，都是在本线程中完成，以下图来说明如何同步给客户端发送数据：int fdCmdWrite; //写管道int fdCmdRead; //读管道
AE_ASYNC_OP::CreateFileEvent的操作，要求添加写socket事件。专属线程在处理管道消息时将对应的请求添加到写事件中，如图所示：锁机制
KeyDB实现了一套类似spinlock的锁机制，称之为fastlock。fastlock的主要数据结构有：struct ticket{uint16_t m_active; //解锁+1uint16_t m_avail; //加锁+1};struct fastlock{volatile struct ticket m_ticket;volatile int m_pidOwner; //当前解锁的线程idvolatile int m_depth; //当前线程重复加锁的次数};
__atomic_load_2，__atomic_fetch_add，__atomic_compare_exchange来通过比较mactive=mavail判断是否可以获取锁。fastlock提供了两种获取锁的方式：1、trylock：一次获取失败，直接返回2、lock：忙等，每1024 * 1024次忙等后使用schedyield 主动交出cpu，挪到cpu的任务末尾等待执行。在KeyDB中将trylock和事件结合起来，来避免忙等的情况发生。每个客户端有一个专属的lock，在读取客户端数据之前会先尝试加锁，如果失败，则退出，因为数据还未读取，所以在下个epollwait处理事件循环中可以再次处理。Active-Replica
KeyDB实现了多活的机制，每个replica可设置成可写非只读，replica之间互相同步数据。主要特性有：1、每个replica有个uuid标志，用来去除环形复制2、新增加rreplay API，将增量命令打包成rreplay命令，带上本地的uuid3、key，value加上时间戳版本号，作为冲突校验，如果本地有相同的key且时间戳版本号大于同步过来的数据，新写入失败。采用当前时间戳向左移20位，再加上后44位自增的方式来获取key的时间戳版本号。文章不错？点个【在看】吧！ 👇