Redis 6.0 除了多线程,这个功能也贼牛逼!
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2020-07-28 15:40
Redis 6.0 的新特性也是在一步步的讨论和优化中确定的。
很多的特性已经在之前的 RC 等版本中介绍过了。
但是正式 GA 版中也有一些新的变化:
SSL
ACL 更好,命令支持
RESP3
Client side caching [5]:重新设计
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 开始侵入消息队列领域
Redis Cluster Proxy
支持 RDB 不再使用时可立即删除,针对不落盘的场景
PSYNC2: 优化的复制协议
超时设置支持更友好
更快的 RDB 加载,20% ~ 30%的提升
STRALGO,新的字符串命令,目前只有一个实现 LCS (longest common subsequence)
@antirez 提到只是 Redis 历史上最大的一次版本更新,所以谨慎建议在应用的产品中还是多多测试评估,并且承诺一旦遇到大的 bug 就会紧急发布 6.0.1 版。果不其然,一天后就发布了 6.0.1 版,修复了一个 allocator 的 bug,这个 bug 是为了优化而引入的,现在暂时去掉了。
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.
本文主要关注Client side caching(客户端缓存)这一特性。
smallnest/RESP3[9] 是 Redis RESP3 协议的解析库,你可以使用它和 Redis 底层通讯,或者包装它实现新版的 Redis client 库或者 Redis Server 端。
一年前,当 @antirez 参加完纽约 Redis 大会后,5:30 就在旅店中醒来了,面对曼哈顿街头的美丽景色,在芸芸众生中思索 Redis 的未来。,包括客户端缓存。
其实,客户端缓存特性是收到 Redis Conf 2018 的 Ben Malec 的影响,一下子打开了 @antirez 思路。我们知道, 很多公司使用 Redis 做缓存系统,并且很好的提高了数据访问的性能,但是很多企业为了进一步应对热点数据,还是会在 redis 的 client 端缓存一部分热点数据,用来应对吃瓜事件。比如在微博我们经常遇到的是明星出轨、明星分分合合、突发事件等等,每年都会有几次突发的事件,微博除了使用 Redis 做缓存避免直接访问数据库,还会在前面加更多的 cache 层,比如 L1 cache
等,采用 memcached 等产品作为热数据的缓存。那么就有一个问题,如何能够及时的同步这些 cache 和 redis 的数据呢?Ben 提供了非常有意思的想法。
伫立在曼哈顿的街头,@antirez 陷入了沉思,后来回到旅馆他开始实现初版的客户端的缓存。当然,最终 Redis 6.0 中实现和这个初版的实现差别很大,但是还显然,从客户端的演化过程中我们还是能看到@antirez 对这个特性所在的权衡(tradeoff)。关于这个历史本文不做太多的介绍,因为我们更关注于这个特性最终是什么样子的。
Redis 实现的是一个服务端协助的客户端缓存,叫做 tracking
。客户端缓存的命令是:
CLIENT TRACKING ON|OFF [REDIRECT client-id] [PREFIX prefix] [BCAST] [OPTIN] [OPTOUT] [NOLOOP]
当 tracking
开启时, Redis 会"记住"每个客户端请求的 key,当 key 的值发现变化时会发送失效信息给客户端(invalidation message)。失效信息可以通过 RESP3 协议发送给请求的客户端,或者转发给一个不同的连接(支持 RESP2+ Pub/Sub)。当广播模式(broadcasting)开启时,参与 tracking
的客户端会收到它通过前缀订阅的 key 的相关的通知,即使它没请求过对应的 key。同时还提供了 OPTIN
、 OPTOUT
等模式。
失效消息:当一个 key 的数据有修改的时候,需要告诉客户端它以前缓存的数据失效了,这时 redis 会主动发送一条失效消息
REDIRECT : 将失效消息转发给另外一个客户端。当我们不使用 RESP3 而是使用老的 RESP2 和 Redis 通讯时,client 本身不支持处理失效消息,所以可以开启一个支持 Pub/Sub 客户端处理失效消息。当然如果客户端支持 RESP3 也可以将失效消息转发给另外一个客户端。这个 cace 我们放在最后演示。
BCAST: 使用广播模式开始 tracking
。在这种模式下客户端需要设置将 track 的 key 的前缀,这些 key 的失效消息会广播给所有参与的客户端,不管这些客户端是否请求/缓存额这些 key。不开始广播模式时,Redis 只会 track 那些只读命令请求的 key,并且只会报告一次失效消息。
PREFIX : 只应用了广播模式,注册一个 key 的前缀。所有以这个前缀开始的 key 有修改时,都会发送失效消息。可以注册多个前缀。如果不设置前缀,那么广播模式会 track 每一个 key。
OPTIN: 当广播模式没有激活时,正常 不会track 只读命令的 key,除非它们在 CLIENT CACHING yes
之后被调用。
OPTOUT: 当广播模式没有激活时,正常 会track 只读命令的 key,除非它们在 CLIENT CACHING off
之后被调用。
NOLOOP: 不发送 client 自己修改的 key。
下面让我们一一介绍每个选项。
测试环境搭建
首先让我们介绍 RESP3 协议相关的选项, REDIRECT
放在最后介绍。
在尝试之前,你首先需要安装一个 redis 6.x 的版本,目前时 6.0.1。在官方网站上有源代码的下载,编译安装也很简单:
make distclean
make
make test
sudo make install
相信很快就有编译好的二进制包可以下载。
启动 server, 它会在 6379 端口启动一个服务:
redis-server
使用 redis-cli
访问,默认访问本机的 6379 实例:
redis-cli
当然你可以通过 -h
查看额外的参数配置,比如使用其它端口等等,这里我们使用最简单的例子,重点是了解客户端缓存的特性。
有时候为了更好的观察 redis 的返回结果,我们使用 telnet
而不是 redis-cli
作为 client 连接 redis,因为 redis-cli 对结果做了处理,尤其是失效消息,你可能无法观测到。
BCAST 广播模式 ( client tracking on
)
启动 redis server:
启动 redis-cli:
当然,我们使用 telnet 来测试,方便观察 redis 的返回结果,刚才 redis-cli 用来更新 key 值,辅助测试。连接上之后发送 hello3
开启 RESP3 协议:
telnet client
➜ ~ telnet localhost 6379
Trying ::1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
hello 3
%7
$6
server
$5
redis
$7
version
$5
6.0.1
......
之后尝试开启 tracking
并读取 a
的值:
telnet client
client tracking on
+OK
set a 1
+OK
get a
$1
1
这个时候如果使用 redis-cli 作为另外一个 client 更新 a
的值,telnet 这个 client 应该能获得通知:
redis-cli client
127.0.0.1:6379> set a 2
OK
观察 telnet,它收到了一个失效消息:
telnet client
>2
$10
invalidate
*1
$1
a
注意它采用 RESP3 中的 PUSH 类型( >
)。
如果这个使用你再使用 redis-cli 更新 a
的值,telnet 不会再收到失效消息。除非 telnet client 再 geta
一次,重新 tracking
a 的值。
可以随时取消 tracking
:
telnet client
client tracking off
tracking 特定前缀的 key ( client tracking on
)
上面的方式会 tracking 所有的 key,如果你只想跟踪特定的 key, 目前 redis 提供了一种方式,也就是前缀匹配的方式。你可以只 tracking 特定前缀的 key。它值应用了广播模式。
使用 telnet client 设定前缀和开启 tracking:
telnet client
hello 3
.......
client tracking on prefix a bcast
+OK
client tracking on prefix user bcast
+OK
我们 tracking 两个前缀,以 a
开头的所有的 key 和以 user
开头的所有的 key,所有 a
开头的所有的 key 和以 user
开头的所有的 key(包括 a
和 user
)的 key 变动时它应该都收到消息。
然后我们使用 redis-cli 更新三个 key: abc
、 user:32432723213
和 feed:6532343243432
:
redis-cli
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,而不会收到 feed:6532343243432
的失效消息:
telnet client
>2
$10
invalidate
*1
$3
abc
>2
$10
invalidate
*1
$16
user:32432723213
你可以通过 client tracking off
停止客户端缓存。目前貌似不能只停止对单个的前缀的 tracking
。即使你使用 client tracking off prefix user
也是取消对所有的 key 的 tracking
。
src/networking.c
......
} else if (!strcasecmp(c->argv[2]->ptr,"off")) {
disableTracking(c);
} else {
......
选择加入
如果使用 OPTIN
,可以有选择的开启 tracking
。只有你发送 client caching yes
之后的下一条的只读命令的 key 才会 tracking
, 否则其它的只读命令中的 key 不会 tracking。
首先我们开始 optin
,读取 a 的指,这个时候使用 redis-cli client 修改 a 的值为 1000,我们并没有收到 a
的失效消息。
telnet client
client tracking on optin
+OK
get a
$1
2
接下来我们发送 client caching yes
,紧接着获取 a 的值,这个时候如果再修改 a 的值,你就可以收到一条 a 的失效消息:
telnet client
client caching yes
+OK
get a
$4
1000
>2
$10
invalidate
*1
$1
a
必须是紧跟着 client caching yes
吗?是的,比如发送下面的命令,只会 tracking
b,而不是 a:
telnet client
client caching yes
+OK
get b
_
get a
$4
2000
选择退出
如果使用 OPTOUT
,你也可以有选择的退出 tracking
。只有你发送 client caching off
之后的下一条的只读命令的 key 才会停止 tracking
, 否则其它的只读命令中的 key 都会被 tracking。
可以看到它和 OPTIN
正好相反,你可以根据你的场景来选择。
比如下面的例子,开启 OPTOUT
之后,对任意的 key 的变动都收到失效消息:
telnet client
client tracking on optout
+OK
get a
$4
3000
>2
$10
invalidate
*1
$1
a
这个时候如果我们想排除 b
这个 key,可以只针对它进行设置:
telnet client
client caching no
+OK
get b
$1
3
之后对 b 的变动并不会收到 b 的失效消息。
注意: OPTIN
和 OPTOUT
是针对的非 BCAST 场景,也就是只有你发送了 key 的只读命令后,才会跟踪相应的 key。而广播模式是无论你是否发送过 key 的只读命令,只要 redis 修改了 key,都会发送相应 key(或者匹配前缀的 key)的失效消息。
NOLOOP
正常设置时,失效消息是发给所有参与的 client,但是如果设置了 NOLOOP
,则不会发送给更新这个 key 的 client。
telnet 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 只需调用 client tracking off
即可。
REDIRECT
最后,让我们看一下转发消息的处理。这是为了兼容 RESP2 协议一个处理方式,将失效消息转发给另外一个 client。
首先我们查看 redis-cli 的 client id:
redis-cli
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 连接 redis,查看 client id:
telnet client
client id
:12
telnet 客户端开启订阅失效消息:
telnet client
SUBSCRIBE __redis__:invalidate
*3
$9
subscribe
$20
__redis__:invalidate
:1
然后我们就可以将 redis-cli 的失效消息转发给 telnet client:
redis-cli
client tracking on bcast redirect 12
127.0.0.1:6379> set a 1000
OK
可以看到 telnet 客户端收到了失效消息:
telnet client
*3
$7
message
$20
__redis__:invalidate
*1
$1
a
如果你要转发的目的 client 开启了 RESP3 协议,你就不需要 RESP3 Pub/Sub 了,因为 RESP3 原生支持 Push 消息。