面试官：Redis中的缓冲区了解吗

Posted 2022-03-30 Hollis Chuang

Redis 大家肯定不陌生，但在使用层面看不到的地方，就容易被忽略。今天想和大家分享的内容是 Redis 各个缓冲区的作用、溢出的后果及优化方向。

在开始正文前，想多叨叨几句。不管是 Redis 还是其他中间件，底层很多原理都是相似的，设计思想都是通用的。

大家以后如果在学什么新框架/组件，可以尽量和已经学过的知识点进行联想，这样会更容易理解点的，不至于说死记硬背。

比如现在说到的缓冲区，它的目的是什么呢？

无它，为了性能。

要么缓存数据，提高响应速度。比如 mysql 中有个 change buffer

要么担心消费者速度跟不上生产，怕数据丢失。所以需要把生产数据先暂存起来。

Redis 的缓冲区就是这个作用。

另外，消费者速度跟不上，如果是同步处理的话，那是不是也会拖慢生产者，所以这里其实也是在保证生产者的速度。

可能有的读者会说：扯淡，消费者都跟不上了，生产者再快有什么用？

其实有没有一种可能，生产者根本不关心消费者什么时候用呢？前者是负责把后者需要的东西处理好给它就完事了。

生产者很忙，还有其他一大堆数据要处理，不能慢慢等消费者同步消费完才去做其他事情。

好像开头扩展得有点多，我收一收，下面会详细说到。有疑问的小伙伴请上车，七淅正式发车了。

1. 各缓冲区

首先 Redis 有什么缓冲区呢？

一共 4 个：

• 客户端输入缓冲区

• 客户端输出缓冲区

• 复制缓冲区

• 复制积压缓冲区

2. 客户端输入缓冲区

服务器端会给每个连接的客户端都设置了一个输入缓冲区。

2.1 作用

暂存请求数据。

输入缓冲区会先把客户端发送过来的命令暂存起来，Redis 主线程再从输入缓冲区中读取命令，进行处理。

为了避免客户端和服务器端的请求发送和处理速度不匹配，这点和等下要说的输出缓冲区是一样的。

2.2 溢出场景

首先缓冲区是一块固定大小的内存区域，如果要把这个地方填满的话，那 Redis 会直接把客户端连接关闭。

保护自己嘛，你客户端挂了总比我服务端挂了好，服务端一挂就是所有客户端都没用了。

那填满缓冲区就有 2 个情况了：

1. 要么一下子填满

2. 要么生产速度大于消费速度，慢慢被填满

那么把上述原理对应到 Redis 的场景。

一下子填满的情况可以是往 Redis 里写大量数据，百万千万数量级那种。

另一个情况可以是 Redis 服务端因执行耗时操作，阻塞住了，导致没法消费输入缓冲区数据。

2.3 优化

对应上面 2 个溢出场景，优化方向很自然就有了。

一下子填满的情况，是不是可以考虑不要一下子写这么多数据，能否拆下数据（其实一下子写大量数据本身就不合理哈）

另外，是否可以调高缓冲区大小呢？

这个其实是不行的哈，因为没有可以设置的地方，目前服务端默认为每个客户端输入缓冲区分配的大小是 1GB。

那轮到第 2 个溢出场景：两边处理速度不一致。

正常来说，服务端不应该出现长时间阻塞，所以需要看看是什么原因导致的阻塞，解决到就好了。

3. 客户端输出缓冲区

同输入缓冲区，服务器端也会给每个连接的客户端都设置了一个输出缓冲区。

3.1 作用

同上，也是暂存请求数据。

这个地方其实我在文章开头说的，生产者不关心消费者什么时候用，只负责把消费者之前请求的东西处理好就完事了。

可能有点抽象，我是这么理解的，如果有不妥的地方可以留言纠正我一下。

服务端一般都会和多个客户端连接，加上 redis 网络通信模块是单线程的（即使是新版本支持多线程也一样）

假如没有输出缓冲区会发生什么事呢？

服务端处理了很多客户端 A 的请求，需要经过网络这一耗时操作，返回给客户端 A。在这个过程中，客户端 B 的请求一直得不到服务端处理和响应，这样吞吐量就上不去了。

有了缓冲区之后，至少能解放服务端，让它去处理客户端 B 的请求。

3.2 溢出场景

这里也是同输入缓冲区，我就不啰嗦了，溢出的话服务端也会关闭客户端连接。

1. 服务器端返回了大量数据，一下子填满了

2. 返回数据的速度太快，比如执行 MONITOR 命令，它会持续输出监测到的各个命令操作

3. 缓冲区大小设置得不合理。

3.3 优化

类似的，不要一下子读大量数据；不持续在线上执行 MONITOR 命令。

而输出缓冲区的大小是可以通过 client-output-buffer-limit 来设置的。

但是一般来说，我们都不用改，因为默认情况就够了，这里了解下就好。

值得说一点的是，Redis 发布订阅的消息也是在该缓冲区中，可以用下方参数来限制大小，比如：client-output-buffer-limit pubsub 8mb 2mb 60

含义如下：

• pubsub 表示对订阅客户端进行设置。换成 normal 则表示当前设置的是普通客户端

• 整个配置的含义是：实际占用的缓冲区大小要超过 8MB，或者连续 60 秒内对输出缓冲区的写入量超过 2MB 的话，服务端就会关闭客户端连接。

4. 复制缓冲区

温馨提示下，如果对 Redis 同步/复制不了解的读者，比如不知道全量/增量复制，建议可以看下我这篇文章：一文让你明白Redis主从同步

下面回到正题哈。

有复制肯定有主从，而主从间的数据复制包括全量复制和增量复制两种。

全量复制是同步所有数据，而增量复制只会把主从库网络断连期间主库收到的命令，同步给从库。

4.1 作用

暂存数据。

主节点上会为每个从节点都维护一个复制缓冲区。

在全量复制时，主节点在向从节点传输 RDB 文件的同时，会继续接收客户端发送的写命令请求，并保存在复制缓冲区中，等 RDB 文件传输完成后，再发送给从节点去执行。

4.2 溢出场景

从节点接收和加载 RDB 较慢，同时主节点接收到了大量的写命令，写命令在复制缓冲区中就会越积越多，最后就会溢出。

一旦溢出，主节点会直接关闭和从节点进行复制操作的连接，导致全量复制失败

4.3 优化

可以控制主节点数据量在 2~4GB（仅供参考），这样可以让全量同步执行得更快些，避免复制缓冲区累积过多命令

也可以调整缓冲区大小，还是之前的 client-output-buffer-limit 参数。

比如：config set client-output-buffer-limit slave 512mb 128mb 60

• slave 参数表明该配置项是针对复制缓冲区的.

• 整个配置的含义是：实际占用的缓冲区大小要超过 512MB，或者连续 60 秒内对输出缓冲区的写入量超过 128MB 的话，服务端就会关闭同步连接。

5. 复制积压缓冲区

这个是在新增复制用到的缓冲区。

PS：具体介绍还是推荐看上面提到的文章哈，写到这里已经 3k+ 字了，顶不住啦～

5.1 作用

暂存数据。

从节点意外断开连接后重连，可从该缓冲区同步期间没同步到的数据。

5.2 溢出场景

不会溢出（想不到吧.jpg）

该缓冲区本质是一个固定长度，先进先出的队列，默认 1MB。

所以当队列被占满，不是报错，也不像上面几个缓冲区直接关闭连接。而是覆盖最

早进入队列的数据。

因此，如果有从节点还没有同步这些旧命令数据，就会导致主从节点重新进行全量复制，而不是增量复制。

PS：全量复制性能开销远大于增量复制

5.3 优化

调整复制积压缓冲区的大小，参数是：repl_backlog_size

有道无术，术可成；有术无道，止于术

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