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Redis还只会del删除?不担心阻塞吗?来学学unlink吧!

Redis作为一个高性能的缓存系统,在Web应用中被广泛使用,其快速、高效、可靠的优点备受青睐。

不过,之前的文章中也提到过Redis的一些操作也会导致阻塞【列举Redis十大阻塞原因分析和解决方案】,比如当处理大key时可能会出现阻塞的情况。

本文将深入分析Redis的del命令和unlink命令,在理解了它们的实现原理之后,详细阐述为什么del删除大key会导致阻塞,而unlink不会。

一、Redis的del命令

del命令的作用

del命令是Redis中用于删除键值对的命令。语法结构如下:

DEL key [key ...]

其中,参数key可以是单个键,也可以是多个键,表示要删除的键值对的键名。如果key不存在,则直接忽略。

del命令的实现原理

del命令的实现原理非常简单,它会直接将指定的键值对从内存中删除。具体流程如下:

① 根据传入的key查找相应的键值对。

② 如果找到了该键值对,则将其从内存中删除。

③ 如果传入的是多个key,则依次执行第①步和第②步。

del命令的阻塞问题

del命令是一种阻塞式操作,当需要删除的 key 比较多、value 比较大时,会占用较长时间,导致当前线程阻塞。这种情况下,其他客户端发送的请求也会被强制等待,直到删除操作完成。

为什么呢?因为Redis的内存由一块单独的 dict 结构维护,当使用 del 命令删除一个大 key 时,该 key 所对应的数据将完全存储在这个 dict 结构中。而 dict 结构是一个哈希表,删除元素的过程需要遍历所有元素,并将要删除的元素的空间释放回操作系统。如果要删除的元素比较多、数据比较大,则释放空间的操作可能非常耗时,导致整个删除过程被阻塞。

二、Redis的unlink命令

unlink命令的作用

unlink 命令是 Redis 4.0 之后增加的命令,也是用于删除键值对的命令。与 del 命令不同的是,它是异步删除,不会阻塞当前线程。语法结构如下:

UNLINK key [key ...]

其中,参数key可以是单个键,也可以是多个键,表示要删除的键值对的键名。如果key不存在,则直接忽略。

unlink命令的实现原理

unlink命令的实现原理与del命令有所不同。它并不会立即将指定的键值对从内存中删除,而是将其放入一个队列中,由后台线程负责异步删除。

具体流程如下:

① 根据传入的 key 查找相应的键值对。

② 如果找到了该键值对,则将其标记为"待删除"状态,并将其加入到一个专门用于存储待删除键值对的列表中。

③ 如果传入的是多个 key,则依次执行第①步和第②步。

unlink命令会将指定的键值对标记为"待删除"状态,并将其加入到一个专门用于存储待删除键值对的列表中,而不会立即从内存中删除。实际的删除操作是由 Redis 后台线程来负责的,在适当的时候进行异步删除。因此,在执行 unlink 命令后,key 并不会立即移除,而是等待后台线程完成异步删除操作,才会真正从内存中移除。虽然 key 没有被立即移除,但在这个过程中,如果有需要操作该key 的请求,还是会返回找不到 key 或者数据为空的结果。

unlink 一定是异步的吗?

其实 unlink 命令不一定是异步的,在 redis 的源码中有这么一段

// 惰性删除的阈值
#define LAZYFREE_THRESHOLD 64
// redis 异步删除的方法
int dbAsyncDelete(redisDb *db, robj *key) {
    if (dictSize(db->expires) > 0) dictDelete(db->expires,key->ptr);
    dictEntry *de = dictUnlink(db->dict,key->ptr);
    if (de) {
        robj *val = dictGetVal(de);
        size_t free_effort = lazyfreeGetFreeEffort(val);
        // val需要内存释放的空间长度超过惰性删除的阈值(64个字节),才把val放入异步线程
        if (free_effort > LAZYFREE_THRESHOLD && val->refcount == 1) {
            atomicIncr(lazyfree_objects,1);
            bioCreateBackgroundJob(BIO_LAZY_FREE,val,NULL,NULL);
            dictSetVal(db->dict,de,NULL);
        }
    }
    if (de) {
        // 删除过程,和del同步过程差不多
        dictFreeUnlinkedEntry(db->dict,de);
        if (server.cluster_enabled) slotToKeyDel(key->ptr);
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

由上面的源码可以看出,

1、当使用 unlink 命令时,要满足删除的 val 需要内存释放的空间长度超过惰性删除的阈值(64个字节),才把val放入异步线程;

2、unlink 的异步过程在删除 key 时,只是针对 val 的空间回收是异步的,对 key 的其它 Redis 空间回收还是同步的过程

三、del 和 unlink 的性能测试

假设我们有一个Redis实例,里面存储了100万个键值对,这些键的类型都是字符串类型,每个键的value大小均为1KB。我们可以通过性能测试来比较del和unlink命令的效率。

下面是一个示例表格,展示了删除数量从1万、5万、10万、100万时,使用del和unlink命令所需的时间(以秒为单位):

删除数量

del命令时间

unlink命令时间

1万

0.28

0.04

5万

1.36

0.23

10万

2.68

0.46

100万

29.16

4.00

从上面的测试结果可以看出,当要删除的key数量较少时,del命令和unlink命令的执行时间差别不明显;但当删除数量较多时,unlink命令的性能优势就比较明显了,可以明显减少删除操作所需的时间。

需要注意的是,这只是一个示例测试结果,实际情况可能会受到多种因素的影响,比如Redis实例的配置、硬件环境等,所以需要在实际环境中进行测试,以确定最佳的数据删除策略。

四、与 unlink 相关的 Redis 配置参数介绍

以下是几个常见的Redis配置参数,它们会影响unlink命令的执行效果:

maxmemory:这个参数定义了Redis实例能够使用的最大内存量。如果Redis的内存使用量超过了这个值,那么系统就可能会变得非常缓慢,从而影响unlink命令的执行效率。

maxmemory-policy:这个参数定义了Redis在达到最大内存限制后应该采取的策略。可选值包括noeviction、allkeys-lru和volatile-lru等。不同的策略会对unlink命令的执行效果产生不同的影响。

lazyfree-lazy-eviction:这个参数控制Redis是否启用lazy-free和lazy-eviction功能。如果开启这些功能,Redis可以异步删除键值对,从而提高unlink命令的执行效率。

activerehashing:这个参数控制Redis是否在执行rehash操作时占用主线程。如果这个参数被设置为no,则Redis会将rehash操作放到后台线程中处理,从而提高unlink命令的执行效率。

save:这个参数定义了Redis进行持久化操作的频率。如果设置得太频繁,可能会导致系统性能下降,从而影响unlink命令的执行效率。

需要注意的是,以上参数只是影响unlink命令执行效果的一部分,Redis还有许多其他参数也会对性能产生影响。因此,在实际应用中,需要根据具体情况综合考虑各种因素,以确保系统的性能和稳定性。

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