Squirrel緩存系統(tǒng)Rehash機制解析

Squirrel緩存系統(tǒng)Rehash機制解析Squirrel緩存系統(tǒng)介紹Redis滿容狀態(tài)下的RehashRedisRehash內(nèi)部實現(xiàn)Scan原理RootCause定位1Squirrel緩存系統(tǒng)介紹Squirrel緩存系統(tǒng)架構(gòu)Squirrel緩存系統(tǒng)是基于RedisCluster實現(xiàn)的分布式架構(gòu)。該架構(gòu)支持自動擴縮容和高負載情況下的中斷優(yōu)化。RedisRehash機制介紹RedisRehash機制用于解決數(shù)據(jù)分布不均的問題。它會在高負載情況下重新分配數(shù)據(jù)，以保持數(shù)據(jù)的平衡。該機制會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和延遲，需要謹慎使用?？梢酝ㄟ^調(diào)整Redis參數(shù)來控制Rehash的頻率和策略。高負載情況下物理機丟包的解決方案分析網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和物理機狀態(tài)，定位丟包原因。采用負載均衡技術(shù)和故障切換機制，確保系統(tǒng)可用性。2Redis滿容狀態(tài)下的Rehash監(jiān)控圖示例Redis滿容狀態(tài)下，由于Rehash導(dǎo)致Key驅(qū)逐現(xiàn)象嚴重。Master/Slave主從不一致，需要進行RootCause定位。Slave內(nèi)存區(qū)域比Master少一個repl-backlogbuffer，因此不會因滿容觸發(fā)驅(qū)逐。通過Redis監(jiān)控和業(yè)務(wù)鏈路監(jiān)控均未定位成功，需要進一步排查。RootCause定位Slave內(nèi)存陡增是導(dǎo)致Redis內(nèi)存陡增的主要原因。外部因素包括客戶端連接、輸入/輸出緩沖區(qū)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存取訪問和網(wǎng)路抖動。Redis源碼中存在Rehash機制，可能影響內(nèi)存開銷。Redis源碼分析RedisRehash是一個重要機制，影響內(nèi)存開銷。Rehash會導(dǎo)致內(nèi)存重新分配，可能引發(fā)問題。通過深入研究Redis源碼，發(fā)現(xiàn)問題所在。Rehash機制的優(yōu)化可能解決問題。需要進一步研究Rehash的具體實現(xiàn)，以便找到解決方案。解決方法探索優(yōu)化Redis的Rehash機制，降低內(nèi)存開銷。避免在Rehash過程中產(chǎn)生Key驅(qū)逐現(xiàn)象。調(diào)整Redis參數(shù)以改善性能和穩(wěn)定性。研究和實踐Redis的內(nèi)存優(yōu)化技巧。3RedisRehash內(nèi)部實現(xiàn)Redis哈希表結(jié)構(gòu)體Redis哈希表采用鍵值對存儲數(shù)據(jù)。哈希表使用哈希函數(shù)將鍵映射到特定位置。每個位置的值是一個列表，用于存儲該鍵的所有值。哈希表支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如字符串、列表、集合和有序集合。鍵值對在哈希表中是唯一的，因此不存在沖突。Redis哈希桶Redis哈希桶是Redis內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種，用于存儲鍵值對。哈希桶通過哈希函數(shù)將鍵映射到桶中的某個位置，提高了數(shù)據(jù)存儲和查詢的效率。Redis哈希桶允許高效的插入、刪除和查找鍵值對，因為它采用跳表結(jié)構(gòu)來存儲桶中的數(shù)據(jù)。Redis哈希桶對于高并發(fā)、低延遲的數(shù)據(jù)處理具有很好的性能表現(xiàn)，被廣泛應(yīng)用于各種應(yīng)用場景。Redis字典Redis是一種內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，支持鍵值對存儲。Redis采用發(fā)布-訂閱模型實現(xiàn)高可用性。Redis支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如字符串、列表、集合和哈希表。Redis具有高效的數(shù)據(jù)讀寫性能和可擴展性。Redis廣泛應(yīng)用于緩存、消息隊列、排行榜和實時計數(shù)等領(lǐng)域。dictExpand源碼實現(xiàn)dictExpand:用于展開字典的函數(shù)基本思路：遍歷字典的鍵值對，將鍵值對添加到新字典中使用setdefault()方法處理未在原字典中存在的鍵返回展開后的新字典總結(jié)哈希表大小和內(nèi)存申請大小關(guān)系哈希表大小與內(nèi)存申請大小成正比。哈希表的擴容機制會導(dǎo)致內(nèi)存申請增加。哈希沖突會影響哈希表的大小和內(nèi)存申請。負載因子是衡量哈希表填充程度的指標。合理設(shè)置哈希表的大小可以提高性能。不進行Resize操作在RedisRehash源碼實現(xiàn)的邏輯上，加上了一個判斷條件，如果現(xiàn)有的剩余內(nèi)存不夠觸發(fā)Rehash操作所需申請的內(nèi)存大小，即不進行Resize操作。通過提前運營進行規(guī)避，比如容量預(yù)估時將Rehash占用的內(nèi)存考慮在內(nèi)，或者通過監(jiān)控定時擴容。提前運營規(guī)避容量預(yù)估時將Rehash占用的內(nèi)存考慮在內(nèi)。通過監(jiān)控定時擴容。提前運營進行規(guī)避。Scan清理Key不徹底的問題Redis使用Scan清理Key由于Rehash導(dǎo)致清理數(shù)據(jù)不徹底。實際線上運行效果并不是每次都能完全清理干凈。4Scan原理Scan原理Redis提供Scan命令匹配符合給定模式的Key。Scan命令返回符合規(guī)則的部分Key和游標值Cursor。Cursor用于迭代Scan結(jié)果，直到遍歷結(jié)束。RedisScan在不同字典狀態(tài)下的實現(xiàn)：tablesize保持不變、Resize擴大、Resize縮小、Rehashing。Scan通過Hash桶掩碼的高位順序訪問來避免重復(fù)掃描或遺漏Key。Scan實現(xiàn)原理RedisScan依賴字典狀態(tài)。高位順序訪問用于減少重復(fù)掃描。根據(jù)掩碼訪問Hash桶。遍歷過程及處理不同字典狀態(tài)。Scan掃描流程從Cursor0開始掃描。根據(jù)高斯位掩碼訪問Hash桶。示例說明RedisScan在字典狀態(tài)變化時需要調(diào)整掃描策略。示例演示了Scan命令在不同狀態(tài)下的工作方式。強調(diào)Scan通過掩碼訪問Hash桶以減少重復(fù)掃描。展示掩碼訪問策略對不同字典狀態(tài)的影響。非Rehashing狀態(tài)下的實現(xiàn)非重新哈希狀態(tài)下的實現(xiàn)是指在不需要重新構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情況下實現(xiàn)某種算法或功能。這種實現(xiàn)通常涉及對原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的修改，以滿足特定的需求或約束條件。Rehashing狀態(tài)下的實現(xiàn)Rehashing狀態(tài)：重新整理和優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提高性能。實現(xiàn)步驟：分析問題、設(shè)計算法、編寫代碼、測試與優(yōu)化。算法優(yōu)化策略：改進現(xiàn)有算法或采用新算法以降低復(fù)雜度。性能提升：通過優(yōu)化實現(xiàn)提高程序運行速度和資源利用率。dictScan()函數(shù)的理論基礎(chǔ)與實現(xiàn)函數(shù)背景與目的：介紹dictScan()函數(shù)的起源和主要功能。理論基礎(chǔ)：闡述該函數(shù)的理論依據(jù)和相關(guān)技術(shù)原理。算法流程：概述dictScan()函數(shù)的基本操作步驟和流程。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：解釋輸入數(shù)據(jù)的特點和使用場景。性能優(yōu)化：簡要說明dictScan()函數(shù)的效率優(yōu)化措施。5RootCause定位邏輯實現(xiàn)在Rehashing狀態(tài)時，游標迭代的主要邏輯代碼實現(xiàn)包括：v低位加1向高位進位；去掉v最前面和最后面的部分，只保留v相較于m0的高位部分；保留v的低位，高位不斷加1。這些操作實現(xiàn)了小表到大表桶的關(guān)聯(lián)。例如，當Dict的tablesize從8擴展到32時，Scan掃描方式的梳理如下：1.Dict(8)從Cursor0開始掃描；2.準備掃描Cursor4時發(fā)生Resize，擴展為之前的4倍，Rehashing；3.客戶端先訪問Dict(8)中的4號桶；4.然后再到Dict(32)上訪問:4→12→20→28。問題分析在大表縮容Rehash時，可能會出現(xiàn)一些問題，如在高位序和低位序的遍歷上出現(xiàn)混亂。這需要滿足以下三個條件：1.在Dict縮容Rehash時Scan；2.Dict縮容至至少原Dicttablesize的四分之一，只有在這種情況下，大表相對小表的有效位才會高出二位以上，從而觸發(fā)跳過某個桶的情況；3.如果在Re