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...一种容器化平台，使得用户能够在单一主机上运行多个相互隔离的应用程序，并能够方便地管理和优化服务器资源。 容器 , 在Docker环境下，容器是一种轻量级的虚拟化技术实现，每个容器包含一个应用程序及其所有依赖（如库、配置文件等），并在主机操作系统上以隔离的方式运行。容器与宿主机共享内核，但拥有独立的用户空间，从而实现高效、快速且资源占用少的应用部署和运行环境。 Docker run命令 , docker run是Docker CLI（命令行界面）中的一个核心命令，用于创建并启动一个新的Docker容器。当执行该命令时，用户可以指定容器使用的镜像、容器运行时的配置选项以及命名容器等信息。例如，在文中提到的docker run --name my-container docker-image命令，就是用来基于特定的docker-image创建并启动一个名为my-container的新容器。

...系统上，但拥有隔离的用户空间，从而实现轻量级的资源隔离和部署。这意味着开发者可以将应用及其所有依赖项封装在一个容器中，在任何支持Docker的环境中，只需简单命令即可启动并运行该应用，确保了跨环境的一致性和便捷性。 Docker Hub , Docker Hub是Docker官方提供的镜像仓库服务，类似于软件开发中的代码仓库，但它存储的是Docker镜像。开发者可以在Docker Hub上查找、下载、分享和管理自己的Docker镜像，极大地简化了镜像分发与复用的过程。例如，通过docker run hello-world命令就能从Docker Hub拉取并运行hello-world镜像，体现了Docker Hub作为中心化镜像仓库的核心价值。 镜像 , 在Docker环境下，镜像是创建和运行容器的基础模板，包含了应用程序及其运行所需的所有文件和配置信息。镜像以层式结构构建，每层代表应用程序的一个修改或添加，从而使得镜像具有高效存储和快速分发的特点。例如，使用docker build -t myapp .命令基于当前目录下的Dockerfile构建一个名为myapp的新镜像，然后通过docker run -p 80:80 myapp命令使用这个新镜像启动一个容器，并映射端口以便外部访问。这样，无论何时何地，只要有了这个镜像，就可以快速且一致地创建出能够运行特定应用程序的容器实例。

...的内核，但拥有各自的用户空间，从而确保了应用在不同环境下的运行一致性及资源隔离性。 Docker镜像 , Docker镜像是构建和运行Docker容器的基础模板，是一个只读的静态文件系统层集合。镜像包含了运行应用程序所需的所有内容，包括代码、运行时环境、系统工具、库文件等依赖项。基于镜像可以快速创建出新的容器实例，而且多个容器可以共享同一镜像，大大提高了部署效率和资源利用率。 Dockerfile , Dockerfile是用于定义Docker镜像生成过程的文本文件，包含了若干条指令。开发者通过编写Dockerfile来指定基础镜像、设置工作目录、复制文件、安装依赖、暴露端口以及设定启动命令等一系列构建步骤。当使用docker build命令时，Docker会根据Dockerfile中的指令逐步执行并生成一个新的定制化镜像，这个镜像可以用来创建具有特定配置的应用程序容器实例。

...引入了多项改进以优化用户体验并增强对大规模微服务部署的支持。例如，新增的功能可以帮助开发者更便捷地排查容器运行时问题，显著降低了因配置错误导致服务无法启动的可能性。 同时，在DevOps领域，如何确保Docker镜像的安全性成为热门话题。近日，某知名云计算服务商公开分享了一起因使用含有漏洞的第三方依赖而导致Docker服务瘫痪的案例，强调了在构建镜像时进行严格的安全扫描和依赖更新的重要性。 此外，对于系统资源的高效利用，不少专家提出了基于容器的资源配额管理策略，通过合理分配内存、CPU以及磁盘空间，既能防止因资源耗尽导致的服务中断，又能有效提升微服务集群的整体性能。 综上所述，针对Docker服务无法启动的问题，除了常规的排查方法，我们还应紧跟技术发展动态，关注容器安全、资源优化等领域的最新研究成果，以便在实际运维中更好地应对挑战，保障微服务架构的稳定性和可靠性。

...是一个系统调用，允许用户空间的应用程序与内核空间中的设备驱动进行交互，实现对硬件设备的各种控制操作。在文章中，作者实现了ioctl操作函数led_driver_ioctl，接收来自应用程序的命令参数，并据此改变LED的状态，整个过程在互斥锁的保护下进行，确保了并发访问时的安全性。 MINI6410目标板 , MINI6410是一款基于三星S3C6410处理器的嵌入式开发平台，适用于Linux、WinCE等操作系统的开发与测试。在本文中，它是运行Linux内核版本2.6.38的目标硬件环境，开发者在这个平台上编写和测试驱动程序，尤其是针对LED设备的控制功能，并利用互斥锁来处理多进程并发访问LED资源的问题。

...futexes（快速用户空间互斥体）进行改进，通过减少系统调用次数来提高同步效率；以及对pthread_cond_t条件变量的增强，使其支持超时唤醒等高级特性。 深入到理论层面，计算机科学家们正积极探索新型的线程同步模型，比如基于CSP（Communicating Sequential Processes）理论的Go语言所采用的goroutine和channel机制，其简洁的设计理念与高效执行策略为解决多线程同步问题提供了新思路。 综上所述，在线程同步领域，无论是最新的技术发展还是深入的理论研究，都在为我们提供更强大且易用的工具，帮助开发者应对日益复杂的并发场景挑战，实现更加稳定、高效的应用程序。

...错误能更准确地反映到用户空间的程序中，这对于Shell脚本编写者来说是一个重要更新，可以据此设计出更为高效、可靠的错误处理逻辑。 同时，云计算巨头如AWS也在其官方博客上分享了一篇关于如何在大规模自动化运维场景中运用Shell脚本进行错误预防和恢复的文章，其中详细介绍了结合云服务特性以及工具如CloudWatch Events和Lambda函数来实现对Shell脚本运行状态的实时监控和智能纠错策略。 另外，开源社区围绕Shell脚本错误处理也涌现了不少新项目，如ShellCheck——一个静态分析工具，可以帮助开发者检测Shell脚本中的常见错误和潜在问题，提升脚本质量；还有Bash Strict Mode（set -euo pipefail）的应用推广，这是一种严格的Shell执行模式，强制要求脚本作者显式处理所有可能的失败点，从而大大增强了脚本的健壮性。 总的来说，随着技术的发展和实践经验的积累，Shell脚本错误处理已不再局限于基础的退出状态检查，而是逐渐演变为一种涉及操作系统内核、云原生架构及现代开发实践的综合考量。持续关注这些领域的最新动态，将有助于我们编写出适应复杂环境变化、具备高度稳定性和自愈能力的Shell脚本。

...面的传统线程，协程由用户空间而非内核空间管理，因此创建和切换的成本较低。协程可以在执行过程中暂停或恢复，使得编写非阻塞代码变得容易。在Kotlin中，协程提供了简洁的语法和强大的库支持，使得并发编程变得更加直观和高效。 挂起函数 , 挂起函数是Kotlin协程特有的功能，它允许在协程执行过程中暂停函数的运行，但不会阻塞底层线程。这意味着在调用挂起函数时，协程会暂停执行，但其他任务仍然可以使用该线程。当挂起函数的执行条件满足后，协程会从暂停处恢复执行。挂起函数通常用于执行耗时操作，如网络请求或文件读写，以便在等待这些操作完成时释放线程资源，提高系统效率。 调度器 , 调度器是协程上下文的一部分，用于决定协程在哪个线程或线程池中执行。Kotlin标准库提供了多种预定义的调度器，如Dispatchers.Default用于CPU密集型任务，Dispatchers.IO用于I/O密集型任务，Dispatchers.Main用于UI更新等。通过选择合适的调度器，开发者可以更好地控制协程的执行环境，优化资源分配，提升应用程序的性能和响应能力。调度器还可以自定义，以满足特定的应用需求。

...了实时监控内核事件、用户空间应用行为的能力，帮助运维人员更快发现并解决问题。 此外，对于软件日志管理方面，ELK Stack（Elasticsearch, Logstash, Kibana）等现代日志分析平台受到广泛关注。它们不仅能够收集、解析大量日志数据，还能通过可视化界面进行深度挖掘，使得排查Linux下软件故障的过程更为直观高效。 综上所述，在Linux世界里应对软件崩溃或异常运行问题的实战策略不断与时俱进，得益于开源生态的力量和业界技术的革新，使得我们面对此类挑战时拥有更为强大且全面的工具箱。了解并掌握这些最新的调试技术和日志分析方法，无疑将助力每一位IT从业者提升问题解决效率，确保服务稳定运行。

...33。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。 前一阵子在和一位技术总监闲谈中了解到，现在 Android Framework 成为头部公司必不缺少的技术栈]之一，尤其是熟悉 Franmework 源码的 Android 开发者，在面试中往往会占到很大的优势 那我今天就带来一部分有关：Framework 比较高刷的 Handler&Binder 两块技术点面试题分享 Handler 篇 looper,loop() 为什么不会阻塞主线程? 因为主线程的 Looper 是在 ActivityThread 里面准备出来，创建出来的，那么其实我们 Android 程序也就是 Java 程序，你启动它，进入 main 方法，执行完所有的方法，也就会退出了 我们写的代码就是通过 Handler 驱动起来的，我们 Activity 的 onCreate、onResume、onStop 等等这些生命周期方法，包括我们的 UI 绘制的信号，这些UI绘制的事件都是通过 Handler Looper 循环内部发起的，来调用回调我们的各个 Activity，各个 Fragment 等等这样的一些组件里面的各个生命周期方法，我们的代码就是在循环里面执行的，所以不会阻塞 简述 Handler 的实现原理 Android 应用是通过消息驱动运行的，在 Android 中一切皆消息，包括触摸事件，视图的绘制、显示和刷新等等都是消息 Handler 是消息机制的上层接口，平时开发中我们只会接触到 Handler 和 Message，内部还有 MessageQueue 和 Looper 两大助手共同实现消息循环系统。 延迟消息是怎么实现的？ 无论是即时消息还是延迟消息，都是计算出具体的时间，然后作为消息的 when 字段进程赋值 在 MessageQueue 中找到合适的位置（安排 when 小到大排列），并将消息插入到 MessageQueue 中；这样， MessageQueue 就是一个按照消息时间排列的一个链表结构 为什么 Handler 会报内存泄漏？ 因为是内部类持有外部类的对象， sendMessage 的时候会调用到 Handler 的 enqueueMessage 方法，msg.target = this; Message 会持有 handler，而 handler 持有调用 handler 的对象，所以 gc 不能回收 Binder 篇 Binder 的定向制导，如何找到目标 Binder，唤起进程或者线程呢？ Binder 实体服务其实有两种： 一是通过 addService 注册到 ServiceManager 中的服务，比如 ActivityManagerService、PackageManagerService、PowerManagerService 等，一般都是系统服务； 还有一种是通过 bindService 拉起的一些服务，一般是开发者自己实现的服务 这里先看通过 addService 添加的被 ServiceManager 所管理的服务 ServiceManager 是比较特殊的服务，所有应用都能直接使用，因为 ServiceManager 对于 Client 端来说 Handle 句柄是固定的，都是 0，所以 ServiceManager 服务并不需要查询，可以直接使用 Binder 为什么会有两棵 binder_ref 红黑树？ Binder_proc 中存在两棵 binder_ref 红黑树，其实两棵红黑树中的节点是复用的，只是查询方式不同，一个通过 Handle 句柄，一个通过 node 节点查找 refs_by_node 红黑树主要是为了 Binder驱动往用户空间写数据所使用的，而 refs_by_desc 是用户空间向 Binder 驱动写数据使用的，只是方向问题 比如在服务 addService 的时候，binder 驱动会在在 ServiceManager 进程的 binder_proc 中查找 binder_ref 结构体 Binder 是如何做到一次拷贝的 用户空间的虚拟内存地址是映射到物理内存中的 对虚拟内存的读写实际上是对物理内存的读写，这个过程就是内存映射 这个内存映射过程是通过系统调用 mmap() 来实现的 Binder借助了内存映射的方法，在内核空间和接收方用户空间的数据缓存区之间做了一层内存映射，就相当于直接拷贝到了接收方用户空间的数据缓存区，从而减少了一次数据拷贝 Binder机制是如何跨进程的 在内核空间创建一块接收缓存区， 实现地址映射：将内核缓存区、接收进程用户空间映射到同一接收缓存区 发送进程通过系统调用（copy_from_user）将数据发送到内核缓存区；由于内核缓存区和接收进程用户空间存在映射关系，故相当于也发送了接收进程的用户空间，实现了跨进程通信 就举例这么多了，面试题也不是几个就能全部覆盖的，毕竟面试官不是吃素的，他会换着花样问你；有想跳槽拿高薪的 Android 开发的朋友，我这里分享一份 Handler、Binder 精选面试 PDF 文档；私信发送 “面试” 直达获取；想拿高薪的人很多，就看你肯不肯努力了 面试题 PDF 文档内容展示： Handler 机制之 Thread Handler 机制之 ThreadLocal Handler 机制之 SystemClock 类 Handler 机制之 Looper 与 Handler 简介 Android 跨进程通信 IPC 之 Binder 之 Framewor k层 C++ 篇 Android 跨进程通信 IPC 之 Binder 之 Framework 层 Java 篇 Android 跨进程通信 IPC 之 Binder 的补充 Android 跨进程通信 IPC 之 Binder 总结 小伙伴们如果有需要以上这些资料：私信发送 “面试” 直达获取，承诺100%免费！ 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/m0_62167422/article/details/127129133。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

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...先从仓库（相当于内核空间）送到快递员手里（用户空间），然后快递员再把东西送回到你家（又回到内核空间）。这就像是数据在网络通信里来回折腾了好几趟，一会儿在系统深处待着，一会儿又被搬出来给应用用，真是费劲啊！这种操作不仅耗时，还会消耗大量CPU资源。 Netty通过ZeroCopy机制，直接将数据从文件系统传递到网络套接字，避免了不必要的内存拷贝。这种做法不仅加快了数据传输速度，还降低了系统的整体负载。 这里有一个实际的例子： java FileRegion region = new DefaultFileRegion(fileChannel, 0, fileSize); ctx.write(region); 上述代码展示了如何利用Netty的零拷贝功能发送大文件，无需手动加载整个文件到内存中。 3.3 灵活的消息编解码 在大数据流处理平台中，数据格式多种多样，可能包括JSON、Protobuf、Avro等。Netty提供了一套强大的消息编解码框架，允许开发者根据需求自由定制解码逻辑。 例如，如果你的数据是以Protobuf格式传输的，可以这样做： java public class ProtobufDecoder extends MessageToMessageDecoder { @Override protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List out) throws Exception { byte[] data = new byte[in.readableBytes()]; in.readBytes(data); MyProtoMessage message = MyProtoMessage.parseFrom(data); out.add(message); } } 通过这种方式，我们可以轻松解析复杂的数据结构，同时保持代码的整洁性和可维护性。 3.4 容错与重试机制 最后但同样重要的是，Netty内置了强大的容错与重试机制。在网上聊天或者传输文件的时候，有时候会出现消息没发出去、对方迟迟收不到的情况，就像快递丢了或者送慢了。Netty这个小助手可机灵了，它会赶紧发现这些问题，然后试着帮咱们把没送到的消息重新发一遍，就像是给快递员多派一个人手，保证咱们的信息能安全顺利地到达目的地。 java RetryHandler retryHandler = new RetryHandler(maxRetries); ctx.pipeline().addFirst(retryHandler); 上面这段代码展示了如何添加一个重试处理器到Netty的管道中，让它在遇到错误时自动重试。 4. 总结与展望 经过这一番探讨，相信大家已经对Netty及其在大数据流处理平台中的应用有了更深入的理解。Netty可不只是个工具库啊，它更像是个靠谱的小伙伴，陪着咱们一起在高性能网络编程的大海里劈波斩浪、寻宝探险！ 当然，Netty也有它的局限性。比如说啊，遇到那种超级复杂的业务场景，你可能就得绞尽脑汁写一堆专门定制的代码，不然根本搞不定。还有呢，这门技术的学习难度有点大，刚上手的小白很容易觉得晕头转向，不知道该怎么下手。但我相信，只要坚持实践，总有一天你会爱上它。 未来，随着5G、物联网等新技术的发展，大数据流处理的需求将会更加旺盛。而Netty凭借其卓越的性能和灵活性，必将在这一领域继续发光发热。所以，不妨大胆拥抱Netty吧，它会让你的开发之旅变得更加精彩！ 好了，今天的分享就到这里啦！如果你有任何疑问或者想法，欢迎随时交流。记住，编程之路没有终点，只有不断前进的脚步。加油，朋友们！

...93。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。 文章目录 C10K I/O 模型优化 工作模型优化 C1000K C10M 总结 C10K 和 C1000K 的首字母 C 是 Client 的缩写。 C10K 是单机同时处理 1 万个请求（并发连接 1 万）的问题 C1000K 是单机支持处理 100 万个请求（并发连接 100 万）的问题。 C10K C10K 问题最早由 Dan Kegel 在 1999 年提出。那时的服务器还只是 32 位系统，运行着 Linux 2.2 版本（后来又升级到了 2.4 和 2.6，而 2.6 才支持 x86_64），只配置了很少的内存（2GB）和千兆网卡。 怎么在这样的系统中支持并发 1 万的请求呢？ 从资源上来说，对 2GB 内存和千兆网卡的服务器来说，同时处理 10000 个请求，只要每个请求处理占用不到 200KB（2GB/10000）的内存和 100Kbit （1000Mbit/10000）的网络带宽就可以。 物理资源是足够的，是软件的问题，特别是网络的 I/O 模型问题。 I/O 的模型，文件 I/O和网络 I/O 模型也类似。 在 C10K 以前，Linux 中网络处理都用同步阻塞的方式，也就是每个请求都分配一个进程或者线程。 请求数只有 100 个时，这种方式自然没问题，但增加到 10000 个请求时，10000 个进程或线程的调度、上下文切换乃至它们占用的内存，都会成为瓶颈。 每个请求分配一个线程的方式不合适，为了支持 10000 个并发请求，有两个问题需要我们解决 第一，怎样在一个线程内处理多个请求，也就是要在一个线程内响应多个网络 I/O。以前的同步阻塞方式下，一个线程只能处理一个请求，到这里不再适用，是不是可以用非阻塞 I/O 或者异步 I/O 来处理多个网络请求呢？ 第二，怎么更节省资源地处理客户请求，也就是要用更少的线程来服务这些请求。是不是可以继续用原来的 100 个或者更少的线程，来服务现在的 10000 个请求呢？ I/O 模型优化 异步、非阻塞 I/O 的解决思路是我们在网络编程中经常用到的 I/O 多路复用（I/O Multiplexing） 两种 I/O 事件通知的方式：水平触发和边缘触发，它们常用在套接字接口的文件描述符中。 水平触发：只要文件描述符可以非阻塞地执行 I/O ，就会触发通知。也就是说，应用程序可以随时检查文件描述符的状态，然后再根据状态，进行 I/O 操作。 边缘触发：只有在文件描述符的状态发生改变（也就是 I/O 请求达到）时，才发送一次通知。这时候，应用程序需要尽可能多地执行 I/O，直到无法继续读写，才可以停止。如果 I/O 没执行完，或者因为某种原因没来得及处理，那么这次通知也就丢失了。 I/O 多路复用的方法有很多实现方法，我带你来逐个分析一下。 第一种，使用非阻塞 I/O 和水平触发通知，比如使用 select 或者 poll。 根据刚才水平触发的原理，select 和 poll 需要从文件描述符列表中，找出哪些可以执行 I/O ，然后进行真正的网络 I/O 读写。由于 I/O 是非阻塞的，一个线程中就可以同时监控一批套接字的文件描述符，这样就达到了单线程处理多请求的目的。所以，这种方式的最大优点，是对应用程序比较友好，它的 API 非常简单。 但是，应用软件使用 select 和 poll 时，需要对这些文件描述符列表进行轮询，这样，请求数多的时候就会比较耗时。并且，select 和 poll 还有一些其他的限制。 select 使用固定长度的位相量，表示文件描述符的集合，因此会有最大描述符数量的限制。比如，在 32 位系统中，默认限制是 1024。并且，在 select 内部，检查套接字状态是用轮询的方法，再加上应用软件使用时的轮询，就变成了一个 O(n^2) 的关系。 而 poll 改进了 select 的表示方法，换成了一个没有固定长度的数组，这样就没有了最大描述符数量的限制（当然还会受到系统文件描述符限制）。但应用程序在使用 poll 时，同样需要对文件描述符列表进行轮询，这样，处理耗时跟描述符数量就是 O(N) 的关系。 除此之外，应用程序每次调用 select 和 poll 时，还需要把文件描述符的集合，从用户空间传入内核空间，由内核修改后，再传出到用户空间中。这一来一回的内核空间与用户空间切换，也增加了处理成本。 有没有什么更好的方式来处理呢？答案自然是肯定的。 第二种，使用非阻塞 I/O 和边缘触发通知，比如 epoll。既然 select 和 poll 有那么多的问题，就需要继续对其进行优化，而 epoll 就很好地解决了这些问题。 epoll 使用红黑树，在内核中管理文件描述符的集合，这样，就不需要应用程序在每次操作时都传入、传出这个集合。 epoll 使用事件驱动的机制，只关注有 I/O 事件发生的文件描述符，不需要轮询扫描整个集合。 不过要注意，epoll 是在 Linux 2.6 中才新增的功能（2.4 虽然也有，但功能不完善）。由于边缘触发只在文件描述符可读或可写事件发生时才通知，那么应用程序就需要尽可能多地执行 I/O，并要处理更多的异常事件。 第三种，使用异步 I/O（Asynchronous I/O，简称为 AIO）。 在前面文件系统原理的内容中，我曾介绍过异步 I/O 与同步 I/O 的区别。异步 I/O 允许应用程序同时发起很多 I/O 操作，而不用等待这些操作完成。而在 I/O 完成后，系统会用事件通知（比如信号或者回调函数）的方式，告诉应用程序。这时，应用程序才会去查询 I/O 操作的结果。 异步 I/O 也是到了 Linux 2.6 才支持的功能，并且在很长时间里都处于不完善的状态，比如 glibc 提供的异步 I/O 库，就一直被社区诟病。同时，由于异步 I/O 跟我们的直观逻辑不太一样，想要使用的话，一定要小心设计，其使用难度比较高。 工作模型优化 了解了 I/O 模型后，请求处理的优化就比较直观了。 使用 I/O 多路复用后，就可以在一个进程或线程中处理多个请求，其中，又有下面两种不同的工作模型。 第一种，主进程 + 多个 worker 子进程，这也是最常用的一种模型。这种方法的一个通用工作模式就是：主进程执行 bind() + listen() 后，创建多个子进程；然后，在每个子进程中，都通过 accept() 或 epoll_wait() ，来处理相同的套接字。 比如，最常用的反向代理服务器 Nginx 就是这么工作的。它也是由主进程和多个 worker 进程组成。主进程主要用来初始化套接字，并管理子进程的生命周期；而 worker 进程，则负责实际的请求处理。我画了一张图来表示这个关系。 这里要注意，accept() 和 epoll_wait() 调用，还存在一个惊群的问题。换句话说，当网络 I/O 事件发生时，多个进程被同时唤醒，但实际上只有一个进程来响应这个事件，其他被唤醒的进程都会重新休眠。 其中，accept() 的惊群问题，已经在 Linux 2.6 中解决了； 而 epoll 的问题，到了 Linux 4.5 ，才通过 EPOLLEXCLUSIVE 解决。 为了避免惊群问题， Nginx 在每个 worker 进程中，都增加一个了全局锁（accept_mutex）。这些 worker 进程需要首先竞争到锁，只有竞争到锁的进程，才会加入到 epoll 中，这样就确保只有一个 worker 子进程被唤醒。 不过，根据前面 CPU 模块的学习，你应该还记得，进程的管理、调度、上下文切换的成本非常高。那为什么使用多进程模式的 Nginx ，却具有非常好的性能呢？ 这里最主要的一个原因就是，这些 worker 进程，实际上并不需要经常创建和销毁，而是在没任务时休眠，有任务时唤醒。只有在 worker 由于某些异常退出时，主进程才需要创建新的进程来代替它。 当然，你也可以用线程代替进程：主线程负责套接字初始化和子线程状态的管理，而子线程则负责实际的请求处理。由于线程的调度和切换成本比较低，实际上你可以进一步把 epoll_wait() 都放到主线程中，保证每次事件都只唤醒主线程，而子线程只需要负责后续的请求处理。 第二种，监听到相同端口的多进程模型。在这种方式下，所有的进程都监听相同的接口，并且开启 SO_REUSEPORT 选项，由内核负责将请求负载均衡到这些监听进程中去。这一过程如下图所示。 由于内核确保了只有一个进程被唤醒，就不会出现惊群问题了。比如，Nginx 在 1.9.1 中就已经支持了这种模式。 不过要注意，想要使用 SO_REUSEPORT 选项，需要用 Linux 3.9 以上的版本才可以。 C1000K 基于 I/O 多路复用和请求处理的优化，C10K 问题很容易就可以解决。不过，随着摩尔定律带来的服务器性能提升，以及互联网的普及，你并不难想到，新兴服务会对性能提出更高的要求。 很快，原来的 C10K 已经不能满足需求，所以又有了 C100K 和 C1000K，也就是并发从原来的 1 万增加到 10 万、乃至 100 万。从 1 万到 10 万，其实还是基于 C10K 的这些理论，epoll 配合线程池，再加上 CPU、内存和网络接口的性能和容量提升。大部分情况下，C100K 很自然就可以达到。 那么，再进一步，C1000K 是不是也可以很容易就实现呢？这其实没有那么简单了。 首先从物理资源使用上来说，100 万个请求需要大量的系统资源。比如， 假设每个请求需要 16KB 内存的话，那么总共就需要大约 15 GB 内存。 而从带宽上来说，假设只有 20% 活跃连接，即使每个连接只需要 1KB/s 的吞吐量，总共也需要 1.6 Gb/s 的吞吐量。千兆网卡显然满足不了这么大的吞吐量，所以还需要配置万兆网卡，或者基于多网卡 Bonding 承载更大的吞吐量。 其次，从软件资源上来说，大量的连接也会占用大量的软件资源，比如文件描述符的数量、连接状态的跟踪（CONNTRACK）、网络协议栈的缓存大小（比如套接字读写缓存、TCP 读写缓存）等等。 最后，大量请求带来的中断处理，也会带来非常高的处理成本。这样，就需要多队列网卡、中断负载均衡、CPU 绑定、RPS/RFS（软中断负载均衡到多个 CPU 核上），以及将网络包的处理卸载（Offload）到网络设备（如 TSO/GSO、LRO/GRO、VXLAN OFFLOAD）等各种硬件和软件的优化。 C1000K 的解决方法，本质上还是构建在 epoll 的非阻塞 I/O 模型上。只不过，除了 I/O 模型之外，还需要从应用程序到 Linux 内核、再到 CPU、内存和网络等各个层次的深度优化，特别是需要借助硬件，来卸载那些原来通过软件处理的大量功能。 C10M 显然，人们对于性能的要求是无止境的。再进一步，有没有可能在单机中，同时处理 1000 万的请求呢？这也就是 C10M 问题。 实际上，在 C1000K 问题中，各种软件、硬件的优化很可能都已经做到头了。特别是当升级完硬件（比如足够多的内存、带宽足够大的网卡、更多的网络功能卸载等）后，你可能会发现，无论你怎么优化应用程序和内核中的各种网络参数，想实现 1000 万请求的并发，都是极其困难的。 究其根本，还是 Linux 内核协议栈做了太多太繁重的工作。从网卡中断带来的硬中断处理程序开始，到软中断中的各层网络协议处理，最后再到应用程序，这个路径实在是太长了，就会导致网络包的处理优化，到了一定程度后，就无法更进一步了。 要解决这个问题，最重要就是跳过内核协议栈的冗长路径，把网络包直接送到要处理的应用程序那里去。这里有两种常见的机制，DPDK 和 XDP。 第一种机制，DPDK，是用户态网络的标准。它跳过内核协议栈，直接由用户态进程通过轮询的方式，来处理网络接收。 说起轮询，你肯定会下意识认为它是低效的象征，但是进一步反问下自己，它的低效主要体现在哪里呢？是查询时间明显多于实际工作时间的情况下吧！那么，换个角度来想，如果每时每刻都有新的网络包需要处理，轮询的优势就很明显了。比如： 在 PPS 非常高的场景中，查询时间比实际工作时间少了很多，绝大部分时间都在处理网络包； 而跳过内核协议栈后，就省去了繁杂的硬中断、软中断再到 Linux 网络协议栈逐层处理的过程，应用程序可以针对应用的实际场景，有针对性地优化网络包的处理逻辑，而不需要关注所有的细节。 此外，DPDK 还通过大页、CPU 绑定、内存对齐、流水线并发等多种机制，优化网络包的处理效率。 第二种机制，XDP（eXpress Data Path），则是 Linux 内核提供的一种高性能网络数据路径。它允许网络包，在进入内核协议栈之前，就进行处理，也可以带来更高的性能。XDP 底层跟我们之前用到的 bcc-tools 一样，都是基于 Linux 内核的 eBPF 机制实现的。 XDP 的原理如下图所示： 你可以看到，XDP 对内核的要求比较高，需要的是 Linux 4.8 以上版本，并且它也不提供缓存队列。基于 XDP 的应用程序通常是专用的网络应用，常见的有 IDS（入侵检测系统）、DDoS 防御、 cilium 容器网络插件等。 总结 C10K 问题的根源，一方面在于系统有限的资源；另一方面，也是更重要的因素，是同步阻塞的 I/O 模型以及轮询的套接字接口，限制了网络事件的处理效率。Linux 2.6 中引入的 epoll ，完美解决了 C10K 的问题，现在的高性能网络方案都基于 epoll。 从 C10K 到 C100K ，可能只需要增加系统的物理资源就可以满足；但从 C100K 到 C1000K ，就不仅仅是增加物理资源就能解决的问题了。这时，就需要多方面的优化工作了，从硬件的中断处理和网络功能卸载、到网络协议栈的文件描述符数量、连接状态跟踪、缓存队列等内核的优化，再到应用程序的工作模型优化，都是考虑的重点。 再进一步，要实现 C10M ，就不只是增加物理资源，或者优化内核和应用程序可以解决的问题了。这时候，就需要用 XDP 的方式，在内核协议栈之前处理网络包；或者用 DPDK 直接跳过网络协议栈，在用户空间通过轮询的方式直接处理网络包。 当然了，实际上，在大多数场景中，我们并不需要单机并发 1000 万的请求。通过调整系统架构，把这些请求分发到多台服务器中来处理，通常是更简单和更容易扩展的方案。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/qq_23864697/article/details/114626793。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

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int munmap(void start, size_t length); 返回说明： 成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，munmap()返回0。失败时，mmap()返回MAP_FAILED[其值为(void )-1]，munmap返回-1。errno被设为以下的某个值 EACCES：访问出错 EAGAIN：文件已被锁定，或者太多的内存已被锁定 EBADF：fd不是有效的文件描述词 EINVAL：一个或者多个参数无效 ENFILE：已达到系统对打开文件的限制 ENODEV：指定文件所在的文件系统不支持内存映射 ENOMEM：内存不足，或者进程已超出最大内存映射数量 EPERM：权能不足，操作不允许 ETXTBSY：已写的方式打开文件，同时指定MAP_DENYWRITE标志 SIGSEGV：试着向只读区写入 SIGBUS：试着访问不属于进程的内存区 参数： start：映射区的开始地址。 length：映射区的长度。 prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起 PROT_EXEC //页内容可以被执行 PROT_READ //页内容可以被读取 PROT_WRITE //页可以被写入 PROT_NONE //页不可访问 flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体 MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。 MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。 MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。 MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。 MAP_EXECUTABLE //同上 MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。 MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。 MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。 MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。 MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。 MAP_FILE //兼容标志，被忽略。 MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。 MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。 MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。 fd：有效的文件描述词。如果MAP_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。 offset：被映射对象内容的起点。 3.munmap系统调用 include <sys/mman.h> int munmap( void addr, size_t len ) 该调用在进程地址空间中解除一个映射关系，addr是调用mmap()时返回的地址，len是映射区的大小。当映射关系解除后，对原来映射地址的访问将导致段错误发生。 4.msync系统调用 include <sys/mman.h> int msync ( void addr , size_t len, int flags) 一般说来，进程在映射空间的对共享内容的改变并不直接写回到磁盘文件中，往往在调用munmap（）后才执行该操作。可以通过调用msync()实现磁盘上文件内容与共享内存区的内容一致。 二 系统调用mmap()用于共享内存的两种方式 （1）使用普通文件提供的内存映射：适用于任何进程之间；此时，需要打开或创建一个文件，然后再调用mmap()；典型调用代码如下： [cpp] view plaincopy fd=open(name, flag, mode); if(fd<0) ... ptr=mmap(NULL, len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED , fd , 0); 通过mmap()实现共享内存的通信方式有许多特点和要注意的地方 （2）使用特殊文件提供匿名内存映射：适用于具有亲缘关系的进程之间；由于父子进程特殊的亲缘关系，在父进程中先调用mmap()，然后调用fork()。那么在调用fork()之后，子进程继承父进程匿名映射后的地址空间，同样也继承mmap()返回的地址，这样，父子进程就可以通过映射区域进行通信了。注意，这里不是一般的继承关系。一般来说，子进程单独维护从父进程继承下来的一些变量。而mmap()返回的地址，却由父子进程共同维护。 对于具有亲缘关系的进程实现共享内存最好的方式应该是采用匿名内存映射的方式。此时，不必指定具体的文件，只要设置相应的标志即可. 三 mmap进行内存映射的原理 mmap系统调用的最终目的是将,设备或文件映射到用户进程的虚拟地址空间,实现用户进程对文件的直接读写,这个任务可以分为以下三步: 1.在用户虚拟地址空间中寻找空闲的满足要求的一段连续的虚拟地址空间,为映射做准备(由内核mmap系统调用完成) 每个进程拥有3G字节的用户虚存空间。但是，这并不意味着用户进程在这3G的范围内可以任意使用，因为虚存空间最终得映射到某个物理存储空间（内存或磁盘空间），才真正可以使用。 那么，内核怎样管理每个进程3G的虚存空间呢？概括地说，用户进程经过编译、链接后形成的映象文件有一个代码段和数据段（包括data段和bss段），其中代码段在下，数据段在上。数据段中包括了所有静态分配的数据空间，即全局变量和所有申明为static的局部变量，这些空间是进程所必需的基本要求，这些空间是在建立一个进程的运行映像时就分配好的。除此之外，堆栈使用的空间也属于基本要求，所以也是在建立进程时就分配好的，如图3.1所示： 图3.1 进程虚拟空间的划分 在内核中,这样每个区域用一个结构struct vm_area_struct 来表示.它描述的是一段连续的、具有相同访问属性的虚存空间，该虚存空间的大小为物理内存页面的整数倍。可以使用 cat /proc/<pid>/maps来查看一个进程的内存使用情况,pid是进程号.其中显示的每一行对应进程的一个vm_area_struct结构. 下面是struct vm_area_struct结构体的定义： [cpp] view plaincopy struct vm_area_struct { struct mm_struct vm_mm; / The address space we belong to. / unsigned long vm_start; / Our start address within vm_mm. / unsigned long vm_end; / The first byte after our end address within vm_mm. / / linked list of VM areas per task, sorted by address / struct vm_area_struct vm_next, vm_prev; pgprot_t vm_page_prot; / Access permissions of this VMA. / unsigned long vm_flags; / Flags, see mm.h. / struct rb_node vm_rb; / For areas with an address space and backing store, linkage into the address_space->i_mmap prio tree, or linkage to the list of like vmas hanging off its node, or linkage of vma in the address_space->i_mmap_nonlinear list. / union { struct { struct list_head list; void parent; / aligns with prio_tree_node parent / struct vm_area_struct head; } vm_set; struct raw_prio_tree_node prio_tree_node; } shared; / A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma list, after a COW of one of the file pages. A MAP_SHARED vma can only be in the i_mmap tree. An anonymous MAP_PRIVATE, stack or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list. / struct list_head anon_vma_chain; / Serialized by mmap_sem & page_table_lock / struct anon_vma anon_vma; / Serialized by page_table_lock / / Function pointers to deal with this struct. / const struct vm_operations_struct vm_ops; / Information about our backing store: / unsigned long vm_pgoff; / Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE units, not PAGE_CACHE_SIZE / struct file vm_file; / File we map to (can be NULL). / void vm_private_data; / was vm_pte (shared mem) / unsigned long vm_truncate_count;/ truncate_count or restart_addr / ifndef CONFIG_MMU struct vm_region vm_region; / NOMMU mapping region / endif ifdef CONFIG_NUMA struct mempolicy vm_policy; / NUMA policy for the VMA / endif }; 通常，进程所使用到的虚存空间不连续，且各部分虚存空间的访问属性也可能不同。所以一个进程的虚存空间需要多个vm_area_struct结构来描述。在vm_area_struct结构的数目较少的时候，各个vm_area_struct按照升序排序，以单链表的形式组织数据（通过vm_next指针指向下一个vm_area_struct结构）。但是当vm_area_struct结构的数据较多的时候，仍然采用链表组织的化，势必会影响到它的搜索速度。针对这个问题，vm_area_struct还添加了vm_avl_hight（树高）、vm_avl_left（左子节点）、vm_avl_right（右子节点）三个成员来实现AVL树，以提高vm_area_struct的搜索速度。 　　假如该vm_area_struct描述的是一个文件映射的虚存空间，成员vm_file便指向被映射的文件的file结构，vm_pgoff是该虚存空间起始地址在vm_file文件里面的文件偏移，单位为物理页面。 图3.2 进程虚拟地址示意图 因此,mmap系统调用所完成的工作就是准备这样一段虚存空间,并建立vm_area_struct结构体,将其传给具体的设备驱动程序 2 建立虚拟地址空间和文件或设备的物理地址之间的映射(设备驱动完成) 建立文件映射的第二步就是建立虚拟地址和具体的物理地址之间的映射,这是通过修改进程页表来实现的.mmap方法是file_opeartions结构的成员: int (mmap)(struct file ,struct vm_area_struct ); linux有2个方法建立页表: (1) 使用remap_pfn_range一次建立所有页表. int remap_pfn_range(struct vm_area_struct vma, unsigned long virt_addr, unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot); 返回值: 成功返回 0, 失败返回一个负的错误值 参数说明: vma 用户进程创建一个vma区域 virt_addr 重新映射应当开始的用户虚拟地址. 这个函数建立页表为这个虚拟地址范围从 virt_addr 到 virt_addr_size. pfn 页帧号, 对应虚拟地址应当被映射的物理地址. 这个页帧号简单地是物理地址右移 PAGE_SHIFT 位. 对大部分使用, VMA 结构的 vm_paoff 成员正好包含你需要的值. 这个函数影响物理地址从 (pfn<<PAGE_SHIFT) 到 (pfn<<PAGE_SHIFT)+size. size 正在被重新映射的区的大小, 以字节. prot 给新 VMA 要求的"protection". 驱动可(并且应当)使用在vma->vm_page_prot 中找到的值. (2) 使用nopage VMA方法每次建立一个页表项. struct page (nopage)(struct vm_area_struct vma, unsigned long address, int type); 返回值: 成功则返回一个有效映射页,失败返回NULL. 参数说明: address 代表从用户空间传过来的用户空间虚拟地址. 返回一个有效映射页. (3) 使用方面的限制： remap_pfn_range不能映射常规内存，只存取保留页和在物理内存顶之上的物理地址。因为保留页和在物理内存顶之上的物理地址内存管理系统的各个子模块管理不到。640 KB 和 1MB 是保留页可能映射，设备I/O内存也可以映射。如果想把kmalloc()申请的内存映射到用户空间，则可以通过mem_map_reserve()把相应的内存设置为保留后就可以。 (4) remap_pfn_range与nopage的区别 remap_pfn_range一次性建立页表,而nopage通过缺页中断找到内核虚拟地址，然后通过内核虚拟地址找到对应的物理页 remap_pfn_range函数只对保留页和物理内存之外的物理地址映射，而对常规RAM，remap_pfn_range函数不能映射，而nopage函数可以映射常规的RAM。 3 当实际访问新映射的页面时的操作(由缺页中断完成) (1) page cache及swap cache中页面的区分：一个被访问文件的物理页面都驻留在page cache或swap cache中，一个页面的所有信息由struct page来描述。struct page中有一个域为指针mapping ，它指向一个struct address_space类型结构。page cache或swap cache中的所有页面就是根据address_space结构以及一个偏移量来区分的。 (2) 文件与 address_space结构的对应：一个具体的文件在打开后，内核会在内存中为之建立一个struct inode结构，其中的i_mapping域指向一个address_space结构。这样，一个文件就对应一个address_space结构，一个 address_space与一个偏移量能够确定一个page cache 或swap cache中的一个页面。因此，当要寻址某个数据时，很容易根据给定的文件及数据在文件内的偏移量而找到相应的页面。 (3) 进程调用mmap()时，只是在进程空间内新增了一块相应大小的缓冲区，并设置了相应的访问标识，但并没有建立进程空间到物理页面的映射。因此，第一次访问该空间时，会引发一个缺页异常。 (4) 对于共享内存映射情况，缺页异常处理程序首先在swap cache中寻找目标页（符合address_space以及偏移量的物理页），如果找到，则直接返回地址；如果没有找到，则判断该页是否在交换区 (swap area)，如果在，则执行一个换入操作；如果上述两种情况都不满足，处理程序将分配新的物理页面，并把它插入到page cache中。进程最终将更新进程页表。 注：对于映射普通文件情况（非共享映射），缺页异常处理程序首先会在page cache中根据address_space以及数据偏移量寻找相应的页面。如果没有找到，则说明文件数据还没有读入内存，处理程序会从磁盘读入相应的页面，并返回相应地址，同时，进程页表也会更新. (5) 所有进程在映射同一个共享内存区域时，情况都一样，在建立线性地址与物理地址之间的映射之后，不论进程各自的返回地址如何，实际访问的必然是同一个共享内存区域对应的物理页面。 四 总结 1.对于mmap的内存映射，是将物理内存映射到进程的虚拟地址空间中去，那么进程对文件的访问就相当于直接对内存的访问，从而加快了读写操作的效率。在这里，remap_pfn_range函数是一次性的建立页表，而nopage函数是根据page fault产生的进程虚拟地址去找到内核相对应的逻辑地址，再通过这个逻辑地址去找到page。完成映射过程。remap_pfn_range不能对常规内存映射，只能对保留的内存与物理内存之外的进行映射。 2.在这里，要分清几个地址，一个是物理地址，这个很简单，就是物理内存的实际地址。第二个是内核虚拟地址，即内核可以直接访问的地址，如kmalloc,vmalloc等内核函数返回的地址，kmalloc返回的地址也称为内核逻辑地址。内核虚拟地址与实际的物理地址只有一个偏移量。第三个是进程虚拟地址，这个地址处于用户空间。而对于mmap函数映射的是物理地址到进程虚拟地址，而不是把物理地址映射到内核虚拟地址。而ioremap函数是将物理地址映射为内核虚拟地址。 3.用户空间的进程调用mmap函数，首先进行必要的处理，生成vma结构体，然后调用remap_pfn_range函数建立页表。而用户空间的mmap函数返回的是映射到进程地址空间的首地址。所以mmap函数与remap_pfn_range函数是不同的，前者只是生成mmap，而建立页表通过remap_pfn_range函数来完成。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/wh8_2011/article/details/52373213。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

...92。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。 1、发布订阅模式 1.1 列表的局限 通过队列的 rpush 和 lpop 可以实现消息队列(队尾进队头出)，但是消费者需要不停地调用 lpop 查看 List 中是否有等待处理的消息(比如写一个 while 循环)。 为了减少通信的消耗，可以 sleep()一段时间再消费，但是会有两个问题: 1、如果生产者生产消息的速度远大于消费者消费消息的速度，List 会占用大量的内存。 2、消息的实时性降低。 list 还提供了一个阻塞的命令:blpop，没有任何元素可以弹出的时候，连接会被阻塞。 基于 list 实现的消息队列，不支持一对多的消息分发。 1.2 发布订阅模式 除了通过 list 实现消息队列之外，Redis 还提供了一组命令实现发布/订阅模式。 这种方式，发送者和接收者没有直接关联(实现了解耦)，接收者也不需要持续尝试获取消息。 1.2.1 订阅频道 首先，我们有很多的频道(channel)，我们也可以把这个频道理解成 queue。订阅者可以订阅一个或者多个频道。消息的发布者(生产者)可以给指定的频道发布消息。只要有消息到达了频道，所有订阅了这个频道的订阅者都会收到这条消息。 需要注意的注意是，发出去的消息不会被持久化，因为它已经从队列里面移除了，所以消费者只能收到它开始订阅这个频道之后发布的消息。 下面我们来看一下发布订阅命令的使用方法。 订阅者订阅频道：可以一次订阅多个，比如这个客户端订阅了 3 个频道。 subscribe channel-1 channel-2 channel-3 发布者可以向指定频道发布消息(并不支持一次向多个频道发送消息): publish channel-1 2673 取消订阅(不能在订阅状态下使用): unsubscribe channel-1 1.2.2 按规则(Pattern)订阅频道 支持 ?和 占位符。? 代表一个字符， 代表 0 个或者多个字符。 消费端 1，关注运动信息: psubscribe sport 消费端 2，关注所有新闻: psubscribe news 消费端 3，关注天气新闻: psubscribe news-weather 生产者，发布 3 条信息 publish news-sport yaoming publish news-music jaychou publish news-weather rain 2、Redis 事务 2.1 为什么要用事务 我们知道 Redis 的单个命令是原子性的(比如 get set mget mset)，如果涉及到多个命令的时候，需要把多个命令作为一个不可分割的处理序列，就需要用到事务。 例如我们之前说的用 setnx 实现分布式锁，我们先 set，然后设置对 key 设置 expire， 防止 del 发生异常的时候锁不会被释放，业务处理完了以后再 del，这三个动作我们就希望它们作为一组命令执行。 Redis 的事务有两个特点: 1、按进入队列的顺序执行。 2、不会受到其他客户端的请求的影响。 Redis 的事务涉及到四个命令:multi(开启事务)，exec(执行事务)，discard (取消事务)，watch(监视) 2.2 事务的用法 案例场景:tom 和 mic 各有 1000 元，tom 需要向 mic 转账 100 元。tom 的账户余额减少 100 元，mic 的账户余额增加 100 元。 通过 multi 的命令开启事务。事务不能嵌套，多个 multi 命令效果一样。 multi 执行后，客户端可以继续向服务器发送任意多条命令，这些命令不会立即被执行，而是被放到一个队列中，当 exec 命令被调用时，所有队列中的命令才会被执行。 通过 exec 的命令执行事务。如果没有执行 exec，所有的命令都不会被执行。如果中途不想执行事务了，怎么办? 可以调用 discard 可以清空事务队列，放弃执行。 2.3 watch命令 在 Redis 中还提供了一个 watch 命令。 它可以为 Redis 事务提供 CAS 乐观锁行为(Check and Set / Compare and Swap)，也就是多个线程更新变量的时候，会跟原值做比较，只有它没有被其他线程修改的情况下，才更新成新的值。 我们可以用 watch 监视一个或者多个 key，如果开启事务之后，至少有一个被监视 key 键在 exec 执行之前被修改了，那么整个事务都会被取消(key 提前过期除外)。可以用 unwatch 取消。 2.4 事务可能遇到的问题 我们把事务执行遇到的问题分成两种，一种是在执行 exec 之前发生错误，一种是在执行 exec 之后发生错误。 2.4.1 在执行 exec 之前发生错误 比如：入队的命令存在语法错误，包括参数数量，参数名等等(编译器错误)。 在这种情况下事务会被拒绝执行，也就是队列中所有的命令都不会得到执行。 2.4.2 在执行 exec 之后发生错误 比如，类型错误，比如对 String 使用了 Hash 的命令，这是一种运行时错误。 最后我们发现 set k1 1 的命令是成功的，也就是在这种发生了运行时异常的情况下， 只有错误的命令没有被执行，但是其他命令没有受到影响。 这个显然不符合我们对原子性的定义，也就是我们没办法用 Redis 的这种事务机制来实现原子性，保证数据的一致。 3、Lua脚本 Lua/ˈluə/是一种轻量级脚本语言，它是用 C 语言编写的，跟数据的存储过程有点类似。 使用 Lua 脚本来执行 Redis 命令的好处: 1、一次发送多个命令，减少网络开销。 2、Redis 会将整个脚本作为一个整体执行，不会被其他请求打断，保持原子性。 3、对于复杂的组合命令，我们可以放在文件中，可以实现程序之间的命令集复用。 3.1 在Redis中调用Lua脚本 使用 eval /ɪ’væl/ 方法，语法格式: redis> eval lua-script key-num [key1 key2 key3 ....] [value1 value2 value3 ....] eval代表执行Lua语言的命令。 lua-script代表Lua语言脚本内容。 key-num表示参数中有多少个key，需要注意的是Redis中key是从1开始的，如果没有key的参数，那么写0。 [key1key2key3…]是key作为参数传递给Lua语言，也可以不填，但是需要和key-num的个数对应起来。 [value1 value2 value3 …]这些参数传递给 Lua 语言，它们是可填可不填的。 示例，返回一个字符串，0 个参数: redis> eval "return 'Hello World'" 0 3.2 在Lua脚本中调用Redis命令 使用 redis.call(command, key [param1, param2…])进行操作。语法格式: redis> eval "redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 lua-key lua-value command是命令，包括set、get、del等。 key是被操作的键。 param1,param2…代表给key的参数。 注意跟 Java 不一样，定义只有形参，调用只有实参。 Lua 是在调用时用 key 表示形参，argv 表示参数值(实参)。 3.2.1 设置键值对 在 Redis 中调用 Lua 脚本执行 Redis 命令 redis> eval "return redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 gupao 2673 redis> get gupao 以上命令等价于 set gupao 2673。 在 redis-cli 中直接写 Lua 脚本不够方便，也不能实现编辑和复用，通常我们会把脚本放在文件里面，然后执行这个文件。 3.2.2 在 Redis 中调用 Lua 脚本文件中的命令，操作 Redis 创建 Lua 脚本文件: cd /usr/local/soft/redis5.0.5/src vim gupao.lua Lua 脚本内容，先设置，再取值: cd /usr/local/soft/redis5.0.5/src redis-cli --eval gupao.lua 0 得到返回值: root@localhost src] redis-cli --eval gupao.lua 0 "lua666" 3.2.3 案例:对 IP 进行限流 需求：在 X 秒内只能访问 Y 次。 设计思路：用 key 记录 IP，用 value 记录访问次数。 拿到 IP 以后，对 IP+1。如果是第一次访问，对 key 设置过期时间(参数 1)。否则判断次数，超过限定的次数(参数 2)，返回 0。如果没有超过次数则返回 1。超过时间， key 过期之后，可以再次访问。 KEY[1]是 IP， ARGV[1]是过期时间 X，ARGV[2]是限制访问的次数 Y。 -- ip_limit.lua-- IP 限流，对某个 IP 频率进行限制 ，6 秒钟访问 10 次 local num=redis.call('incr',KEYS[1])if tonumber(num)==1 thenredis.call('expire',KEYS[1],ARGV[1])return 1elseif tonumber(num)>tonumber(ARGV[2]) thenreturn 0 elsereturn 1 end 6 秒钟内限制访问 10 次，调用测试(连续调用 10 次): ./redis-cli --eval "ip_limit.lua" app:ip:limit:192.168.8.111 , 6 10 app:ip:limit:192.168.8.111 是 key 值 ，后面是参数值，中间要加上一个空格和一个逗号，再加上一个空格 。 即:./redis-cli –eval [lua 脚本] [key…]空格,空格[args…] 多个参数之间用一个空格分割 。 代码:LuaTest.java 3.2.4 缓存 Lua 脚本 为什么要缓存 在脚本比较长的情况下，如果每次调用脚本都需要把整个脚本传给 Redis 服务端， 会产生比较大的网络开销。为了解决这个问题，Redis 提供了 EVALSHA 命令，允许开发者通过脚本内容的 SHA1 摘要来执行脚本。 如何缓存 Redis 在执行 script load 命令时会计算脚本的 SHA1 摘要并记录在脚本缓存中，执行 EVALSHA 命令时 Redis 会根据提供的摘要从脚本缓存中查找对应的脚本内容，如果找到了则执行脚本，否则会返回错误:“NOSCRIPT No matching script. Please use EVAL.” 127.0.0.1:6379> script load "return 'Hello World'" "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b"127.0.0.1:6379> evalsha "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b" 0 "Hello World" 3.2.5 自乘案例 Redis 有 incrby 这样的自增命令，但是没有自乘，比如乘以 3，乘以 5。我们可以写一个自乘的运算，让它乘以后面的参数： local curVal = redis.call("get", KEYS[1]) if curVal == false thencurVal = 0 elsecurVal = tonumber(curVal)endcurVal = curVal tonumber(ARGV[1]) redis.call("set", KEYS[1], curVal) return curVal 把这个脚本变成单行，语句之间使用分号隔开 local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal script load ‘命令’ 127.0.0.1:6379> script load 'local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal' "be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441" 调用: 127.0.0.1:6379> set num 2OK127.0.0.1:6379> evalsha be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441 1 num 6 (integer) 12 3.2.6 脚本超时 Redis 的指令执行本身是单线程的，这个线程还要执行客户端的 Lua 脚本，如果 Lua 脚本执行超时或者陷入了死循环，是不是没有办法为客户端提供服务了呢? eval 'while(true) do end' 0 为了防止某个脚本执行时间过长导致 Redis 无法提供服务，Redis 提供了 lua-time-limit 参数限制脚本的最长运行时间，默认为 5 秒钟。 lua-time-limit 5000(redis.conf 配置文件中) 当脚本运行时间超过这一限制后，Redis 将开始接受其他命令但不会执行(以确保脚本的原子性，因为此时脚本并没有被终止)，而是会返回“BUSY”错误。 Redis 提供了一个 script kill 的命令来中止脚本的执行。新开一个客户端: script kill 如果当前执行的 Lua 脚本对 Redis 的数据进行了修改(SET、DEL 等)，那么通过 script kill 命令是不能终止脚本运行的。 127.0.0.1:6379> eval "redis.call('set','gupao','666') while true do end" 0 因为要保证脚本运行的原子性，如果脚本执行了一部分终止，那就违背了脚本原子性的要求。最终要保证脚本要么都执行，要么都不执行。 127.0.0.1:6379> script kill(error) UNKILLABLE Sorry the script already executed write commands against the dataset. You can either wait the scripttermination or kill the server in a hard way using the SHUTDOWN NOSAVE command. 遇到这种情况，只能通过 shutdown nosave 命令来强行终止 redis。 shutdown nosave 和 shutdown 的区别在于 shutdown nosave 不会进行持久化操作，意味着发生在上一次快照后的数据库修改都会丢失。 4、Redis 为什么这么快? 4.1 Redis到底有多快？ 根据官方的数据，Redis 的 QPS 可以达到 10 万左右(每秒请求数)。 4.2 Redis为什么这么快? 总结:1)纯内存结构、2)单线程、3)多路复用 4.2.1 内存 KV 结构的内存数据库，时间复杂度 O(1)。 第二个，要实现这么高的并发性能，是不是要创建非常多的线程? 恰恰相反，Redis 是单线程的。 4.2.2 单线程 单线程有什么好处呢? 1、没有创建线程、销毁线程带来的消耗 2、避免了上线文切换导致的 CPU 消耗 3、避免了线程之间带来的竞争问题，例如加锁释放锁死锁等等 4.2.3 异步非阻塞 异步非阻塞 I/O，多路复用处理并发连接。 4.3 Redis为什么是单线程的? 不是白白浪费了 CPU 的资源吗? 因为单线程已经够用了，CPU 不是 redis 的瓶颈。Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。 4.4 单线程为什么这么快? 因为 Redis 是基于内存的操作，我们先从内存开始说起。 4.4.1 虚拟存储器(虚拟内存 Vitual Memory) 名词解释:主存:内存;辅存:磁盘(硬盘) 计算机主存(内存)可看作一个由 M 个连续的字节大小的单元组成的数组，每个字节有一个唯一的地址，这个地址叫做物理地址(PA)。早期的计算机中，如果 CPU 需要内存，使用物理寻址，直接访问主存储器。 这种方式有几个弊端: 1、在多用户多任务操作系统中，所有的进程共享主存，如果每个进程都独占一块物理地址空间，主存很快就会被用完。我们希望在不同的时刻，不同的进程可以共用同一块物理地址空间。 2、如果所有进程都是直接访问物理内存，那么一个进程就可以修改其他进程的内存数据，导致物理地址空间被破坏，程序运行就会出现异常。 为了解决这些问题，我们就想了一个办法，在 CPU 和主存之间增加一个中间层。CPU 不再使用物理地址访问，而是访问一个虚拟地址，由这个中间层把地址转换成物理地址，最终获得数据。这个中间层就叫做虚拟存储器(Virtual Memory)。 具体的操作如下所示: 在每一个进程开始创建的时候，都会分配一段虚拟地址，然后通过虚拟地址和物理地址的映射来获取真实数据，这样进程就不会直接接触到物理地址，甚至不知道自己调用的哪块物理地址的数据。 目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如 Windows 系统的虚拟内存、Linux 系统的交换空间等等。Windows 的虚拟内存(pagefile.sys)是磁盘空间的一部分。 在 32 位的系统上，虚拟地址空间大小是 2^32bit=4G。在 64 位系统上，最大虚拟地址空间大小是多少? 是不是 2^64bit=10241014TB=1024PB=16EB?实际上没有用到 64 位，因为用不到这么大的空间，而且会造成很大的系统开销。Linux 一般用低 48 位来表示虚拟地址空间，也就是 2^48bit=256T。 cat /proc/cpuinfo address sizes : 40 bits physical, 48 bits virtual 实际的物理内存可能远远小于虚拟内存的大小。 总结：引入虚拟内存，可以提供更大的地址空间，并且地址空间是连续的，使得程序编写、链接更加简单。并且可以对物理内存进行隔离，不同的进程操作互不影响。还可以通过把同一块物理内存映射到不同的虚拟地址空间实现内存共享。 4.4.2 用户空间和内核空间 为了避免用户进程直接操作内核，保证内核安全，操作系统将虚拟内存划分为两部分，一部分是内核空间(Kernel-space)/ˈkɜːnl /，一部分是用户空间(User-space)。 内核是操作系统的核心，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的权限。 内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中，都是对物理地址的映射。 在 Linux 系统中, 内核进程和用户进程所占的虚拟内存比例是 1:3。 当进程运行在内核空间时就处于内核态，而进程运行在用户空间时则处于用户态。 进程在内核空间以执行任意命令，调用系统的一切资源;在用户空间只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口(又称 system call)，才能向内核发出指令。 top 命令: us 代表 CPU 消耗在 User space 的时间百分比; sy 代表 CPU 消耗在 Kernel space 的时间百分比。 4.4.3 进程切换(上下文切换) 多任务操作系统是怎么实现运行远大于 CPU 数量的任务个数的? 当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统通过时间片分片算法，在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。 为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在 CPU 上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。 什么叫上下文? 在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好 CPU 寄存器和程序计数器(ProgramCounter)，这个叫做 CPU 的上下文。 而这些保存下来的上下文，会存储在系统内核中，并在任务重新调度执行时再次加载进来。这样就能保证任务原来的状态不受影响，让任务看起来还是连续运行。 在切换上下文的时候，需要完成一系列的工作，这是一个很消耗资源的操作。 4.4.4 进程的阻塞 正在运行的进程由于提出系统服务请求(如 I/O 操作)，但因为某种原因未得到操作系统的立即响应，该进程只能把自己变成阻塞状态，等待相应的事件出现后才被唤醒。 进程在阻塞状态不占用 CPU 资源。 4.4.5 文件描述符 FD Linux 系统将所有设备都当作文件来处理，而 Linux 用文件描述符来标识每个文件对象。 文件描述符(File Descriptor)是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，用于指向被打开的文件，所有执行 I/O 操作的系统调用都通过文件描述符;文件描述符是一个简单的非负整数，用以表明每个被进程打开的文件。 Linux 系统里面有三个标准文件描述符。 0:标准输入(键盘); 1:标准输出(显示器); 2:标准错误输出(显示器)。 4.4.6 传统 I/O 数据拷贝 以读操作为例: 当应用程序执行 read 系统调用读取文件描述符(FD)的时候，如果这块数据已经存在于用户进程的页内存中，就直接从内存中读取数据。如果数据不存在，则先将数据从磁盘加载数据到内核缓冲区中，再从内核缓冲区拷贝到用户进程的页内存中。(两次拷贝，两次 user 和 kernel 的上下文切换)。 I/O 的阻塞到底阻塞在哪里? 4.4.7 Blocking I/O 当使用 read 或 write 对某个文件描述符进行过读写时，如果当前 FD 不可读，系统就不会对其他的操作做出响应。从设备复制数据到内核缓冲区是阻塞的，从内核缓冲区拷贝到用户空间，也是阻塞的，直到 copy complete，内核返回结果，用户进程才解除 block 的状态。 为了解决阻塞的问题，我们有几个思路。 1、在服务端创建多个线程或者使用线程池，但是在高并发的情况下需要的线程会很多，系统无法承受，而且创建和释放线程都需要消耗资源。 2、由请求方定期轮询，在数据准备完毕后再从内核缓存缓冲区复制数据到用户空间 (非阻塞式 I/O)，这种方式会存在一定的延迟。 能不能用一个线程处理多个客户端请求? 4.4.8 I/O 多路复用(I/O Multiplexing) I/O 指的是网络 I/O。 多路指的是多个 TCP 连接(Socket 或 Channel)。 复用指的是复用一个或多个线程。它的基本原理就是不再由应用程序自己监视连接，而是由内核替应用程序监视文件描述符。 客户端在操作的时候，会产生具有不同事件类型的 socket。在服务端，I/O 多路复用程序(I/O Multiplexing Module)会把消息放入队列中，然后通过文件事件分派器(File event Dispatcher)，转发到不同的事件处理器中。 多路复用有很多的实现，以 select 为例，当用户进程调用了多路复用器，进程会被阻塞。内核会监视多路复用器负责的所有 socket，当任何一个 socket 的数据准备好了，多路复用器就会返回。这时候用户进程再调用 read 操作，把数据从内核缓冲区拷贝到用户空间。 所以，I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符(套接字描述符)其中的任意一个进入读就绪(readable)状态，select() 函数就可以返回。 Redis 的多路复用， 提供了 select, epoll, evport, kqueue 几种选择，在编译的时 候来选择一种。 evport 是 Solaris 系统内核提供支持的; epoll 是 LINUX 系统内核提供支持的; kqueue 是 Mac 系统提供支持的; select 是 POSIX 提供的，一般的操作系统都有支撑(保底方案); 源码 ae_epoll.c、ae_select.c、ae_kqueue.c、ae_evport.c 5、内存回收 Reids 所有的数据都是存储在内存中的，在某些情况下需要对占用的内存空间进行回 收。内存回收主要分为两类，一类是 key 过期，一类是内存使用达到上限(max_memory) 触发内存淘汰。 5.1 过期策略 要实现 key 过期，我们有几种思路。 5.1.1 定时过期(主动淘汰) 每个设置过期时间的 key 都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好;但是会占用大量的 CPU 资源去处理过期的 数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。 5.1.2 惰性过期(被动淘汰) 只有当访问一个 key 时，才会判断该 key 是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省 CPU 资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期 key 没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。 例如 String，在 getCommand 里面会调用 expireIfNeeded server.c expireIfNeeded(redisDb db, robj key) 第二种情况，每次写入 key 时，发现内存不够，调用 activeExpireCycle 释放一部分内存。 expire.c activeExpireCycle(int type) 5.1.3 定期过期 源码:server.h typedef struct redisDb { dict dict; / 所有的键值对 /dict expires; / 设置了过期时间的键值对 /dict blocking_keys; dict ready_keys; dict watched_keys; int id;long long avg_ttl;list defrag_later; } redisDb; 每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的 expires 字典中一定数量的 key，并清除其中已过期的 key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得 CPU 和内存资源达到最优的平衡效果。 Redis 中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。 5.2 淘汰策略 Redis 的内存淘汰策略，是指当内存使用达到最大内存极限时，需要使用淘汰算法来决定清理掉哪些数据，以保证新数据的存入。 5.2.1 最大内存设置 redis.conf 参数配置: maxmemory <bytes> 如果不设置 maxmemory 或者设置为 0，64 位系统不限制内存，32 位系统最多使用 3GB 内存。 动态修改: redis> config set maxmemory 2GB 到达最大内存以后怎么办? 5.2.2 淘汰策略 https://redis.io/topics/lru-cache redis.conf maxmemory-policy noeviction 先从算法来看: LRU，Least Recently Used:最近最少使用。判断最近被使用的时间，目前最远的数据优先被淘汰。 LFU，Least Frequently Used，最不常用，4.0 版本新增。 random，随机删除。 如果没有符合前提条件的 key 被淘汰，那么 volatile-lru、volatile-random、 volatile-ttl 相当于 noeviction(不做内存回收)。 动态修改淘汰策略: redis> config set maxmemory-policy volatile-lru 建议使用 volatile-lru，在保证正常服务的情况下，优先删除最近最少使用的 key。 5.2.3 LRU 淘汰原理 问题：如果基于传统 LRU 算法实现 Redis LRU 会有什么问题? 需要额外的数据结构存储，消耗内存。 Redis LRU 对传统的 LRU 算法进行了改良，通过随机采样来调整算法的精度。如果淘汰策略是 LRU，则根据配置的采样值 maxmemory_samples(默认是 5 个), 随机从数据库中选择 m 个 key, 淘汰其中热度最低的 key 对应的缓存数据。所以采样参数m配置的数值越大, 就越能精确的查找到待淘汰的缓存数据,但是也消耗更多的CPU计算,执行效率降低。 问题：如何找出热度最低的数据? Redis 中所有对象结构都有一个 lru 字段, 且使用了 unsigned 的低 24 位，这个字段用来记录对象的热度。对象被创建时会记录 lru 值。在被访问的时候也会更新 lru 的值。 但是不是获取系统当前的时间戳，而是设置为全局变量 server.lruclock 的值。 源码：server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; server.lruclock 的值怎么来的? Redis 中有个定时处理的函数 serverCron，默认每 100 毫秒调用函数 updateCachedTime 更新一次全局变量的 server.lruclock 的值，它记录的是当前 unix 时间戳。 源码:server.c void updateCachedTime(void) { time_t unixtime = time(NULL); atomicSet(server.unixtime,unixtime); server.mstime = mstime();​struct tm tm; localtime_r(&server.unixtime,&tm);server.daylight_active = tm.tm_isdst; } 问题:为什么不获取精确的时间而是放在全局变量中?不会有延迟的问题吗? 这样函数 lookupKey 中更新数据的 lru 热度值时,就不用每次调用系统函数 time，可以提高执行效率。 OK，当对象里面已经有了 LRU 字段的值，就可以评估对象的热度了。 函数 estimateObjectIdleTime 评估指定对象的 lru 热度，思想就是对象的 lru 值和全局的 server.lruclock 的差值越大(越久没有得到更新)，该对象热度越低。 源码 evict.c / Given an object returns the min number of milliseconds the object was never requested, using an approximated LRU algorithm. /unsigned long long estimateObjectIdleTime(robj o) {unsigned long long lruclock = LRU_CLOCK(); if (lruclock >= o->lru) {return (lruclock - o->lru) LRU_CLOCK_RESOLUTION; } else {return (lruclock + (LRU_CLOCK_MAX - o->lru)) LRU_CLOCK_RESOLUTION;} } server.lruclock 只有 24 位，按秒为单位来表示才能存储 194 天。当超过 24bit 能表 示的最大时间的时候，它会从头开始计算。 server.h define LRU_CLOCK_MAX ((1<<LRU_BITS)-1) / Max value of obj->lru / 在这种情况下，可能会出现对象的 lru 大于 server.lruclock 的情况，如果这种情况 出现那么就两个相加而不是相减来求最久的 key。 为什么不用常规的哈希表+双向链表的方式实现?需要额外的数据结构，消耗资源。而 Redis LRU 算法在 sample 为 10 的情况下，已经能接近传统 LRU 算法了。 问题:除了消耗资源之外，传统 LRU 还有什么问题? 如图，假设 A 在 10 秒内被访问了 5 次，而 B 在 10 秒内被访问了 3 次。因为 B 最后一次被访问的时间比 A 要晚，在同等的情况下，A 反而先被回收。 问题:要实现基于访问频率的淘汰机制，怎么做? 5.2.4 LFU server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; 当这 24 bits 用作 LFU 时，其被分为两部分: 高 16 位用来记录访问时间(单位为分钟，ldt，last decrement time) 低 8 位用来记录访问频率，简称 counter(logc，logistic counter) counter 是用基于概率的对数计数器实现的，8 位可以表示百万次的访问频率。 对象被读写的时候，lfu 的值会被更新。 db.c——lookupKey void updateLFU(robj val) {unsigned long counter = LFUDecrAndReturn(val); counter = LFULogIncr(counter);val->lru = (LFUGetTimeInMinutes()<<8) | counter;} 增长的速率由，lfu-log-factor 越大，counter 增长的越慢 redis.conf 配置文件。 lfu-log-factor 10 如果计数器只会递增不会递减，也不能体现对象的热度。没有被访问的时候，计数器怎么递减呢? 减少的值由衰减因子 lfu-decay-time(分钟)来控制，如果值是 1 的话，N 分钟没有访问就要减少 N。 redis.conf 配置文件 lfu-decay-time 1 6、持久化机制 https://redis.io/topics/persistence Redis 速度快，很大一部分原因是因为它所有的数据都存储在内存中。如果断电或者宕机，都会导致内存中的数据丢失。为了实现重启后数据不丢失，Redis 提供了两种持久化的方案，一种是 RDB 快照(Redis DataBase)，一种是 AOF(Append Only File)。 6.1 RDB RDB 是 Redis 默认的持久化方案。当满足一定条件的时候，会把当前内存中的数据写入磁盘，生成一个快照文件 dump.rdb。Redis 重启会通过加载 dump.rdb 文件恢复数据。 什么时候写入 rdb 文件? 6.1.1 RDB 触发 1、自动触发 a)配置规则触发。 redis.conf， SNAPSHOTTING，其中定义了触发把数据保存到磁盘的触发频率。 如果不需要 RDB 方案，注释 save 或者配置成空字符串""。 save 900 1 900 秒内至少有一个 key 被修改(包括添加) save 300 10 400 秒内至少有 10 个 key 被修改save 60 10000 60 秒内至少有 10000 个 key 被修改 注意上面的配置是不冲突的，只要满足任意一个都会触发。 RDB 文件位置和目录: 文件路径，dir ./ 文件名称dbfilename dump.rdb 是否是LZF压缩rdb文件 rdbcompression yes 开启数据校验 rdbchecksum yes 问题：为什么停止 Redis 服务的时候没有 save，重启数据还在? RDB 还有两种触发方式: b)shutdown 触发，保证服务器正常关闭。 c)flushall，RDB 文件是空的，没什么意义(删掉 dump.rdb 演示一下)。 2、手动触发 如果我们需要重启服务或者迁移数据，这个时候就需要手动触 RDB 快照保存。Redis 提供了两条命令: a)save save 在生成快照的时候会阻塞当前 Redis 服务器， Redis 不能处理其他命令。如果内存中的数据比较多，会造成 Redis 长时间的阻塞。生产环境不建议使用这个命令。 为了解决这个问题，Redis 提供了第二种方式。 执行 bgsave 时，Redis 会在后台异步进行快照操作，快照同时还可以响应客户端请求。 具体操作是 Redis 进程执行 fork 操作创建子进程(copy-on-write)，RDB 持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。它不会记录 fork 之后后续的命令。阻塞只发生在 fork 阶段，一般时间很短。 用 lastsave 命令可以查看最近一次成功生成快照的时间。 6.1.2 RDB 数据的恢复(演示) 1、shutdown 持久化添加键值 添加键值 redis> set k1 1 redis> set k2 2 redis> set k3 3 redis> set k4 4 redis> set k5 5 停服务器，触发 save redis> shutdown 备份 dump.rdb 文件 cp dump.rdb dump.rdb.bak 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 啥都没有: redis> keys 3、通过备份文件恢复数据停服务器 redis> shutdown 重命名备份文件 mv dump.rdb.bak dump.rdb 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 查看数据 redis> keys 6.1.3 RDB 文件的优势和劣势 一、优势 1.RDB 是一个非常紧凑(compact)的文件，它保存了 redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份和灾难恢复。 2.生成 RDB 文件的时候，redis 主进程会 fork()一个子进程来处理所有保存工作，主进程不需要进行任何磁盘 IO 操作。 3.RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。 二、劣势 1、RDB 方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为 bgsave 每次运行都要执行 fork 操作创建子进程，频繁执行成本过高。 2、在一定间隔时间做一次备份，所以如果 redis 意外 down 掉的话，就会丢失最后一次快照之后的所有修改(数据有丢失)。 如果数据相对来说比较重要，希望将损失降到最小，则可以使用 AOF 方式进行持久化。 6.2 AOF Append Only File AOF:Redis 默认不开启。AOF 采用日志的形式来记录每个写操作，并追加到文件中。开启后，执行更改 Redis 数据的命令时，就会把命令写入到 AOF 文件中。 Redis 重启时会根据日志文件的内容把写指令从前到后执行一次以完成数据的恢复工作。 6.2.1 AOF 配置 配置文件 redis.conf 开关appendonly no 文件名appendfilename "appendonly.aof" AOF 文件的内容(vim 查看): 问题：数据都是实时持久化到磁盘吗? 由于操作系统的缓存机制，AOF 数据并没有真正地写入硬盘，而是进入了系统的硬盘缓存。什么时候把缓冲区的内容写入到 AOF 文件? 问题:文件越来越大，怎么办? 由于 AOF 持久化是 Redis 不断将写命令记录到 AOF 文件中，随着 Redis 不断的进行，AOF 的文件会越来越大，文件越大，占用服务器内存越大以及 AOF 恢复要求时间越长。 例如 set xxx 666，执行 1000 次，结果都是 xxx=666。 为了解决这个问题，Redis 新增了重写机制，当 AOF 文件的大小超过所设定的阈值时，Redis 就会启动 AOF 文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。 可以使用命令 bgrewriteaof 来重写。 AOF 文件重写并不是对原文件进行重新整理，而是直接读取服务器现有的键值对，然后用一条命令去代替之前记录这个键值对的多条命令，生成一个新的文件后去替换原来的 AOF 文件。 重写触发机制 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb 问题:重写过程中，AOF 文件被更改了怎么办? 另外有两个与 AOF 相关的参数: 6.2.2 AOF 数据恢复 重启 Redis 之后就会进行 AOF 文件的恢复。 6.2.3 AOF 优势与劣势 优点: 1、AOF 持久化的方法提供了多种的同步频率，即使使用默认的同步频率每秒同步一次，Redis 最多也就丢失 1 秒的数据而已。 缺点: 1、对于具有相同数据的的 Redis，AOF 文件通常会比 RDB 文件体积更大(RDB 存的是数据快照)。 2、虽然 AOF 提供了多种同步的频率，默认情况下，每秒同步一次的频率也具有较高的性能。在高并发的情况下，RDB 比 AOF 具好更好的性能保证。 6.3 两种方案比较 那么对于 AOF 和 RDB 两种持久化方式，我们应该如何选择呢? 如果可以忍受一小段时间内数据的丢失，毫无疑问使用 RDB 是最好的，定时生成 RDB 快照(snapshot)非常便于进行数据库备份， 并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快。 否则就使用 AOF 重写。但是一般情况下建议不要单独使用某一种持久化机制，而是应该两种一起用，在这种情况下,当 redis 重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/zhoutaochun/article/details/120075092。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

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