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redis 多线程初体验

作者: nbboy
时间: 2020-08-25
分类: 软件架构,软件工程,设计模式
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redis rdb机制浅析

作者: nbboy
时间: 2020-08-24
分类: 软件架构,软件工程,设计模式
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###dump rdb文件的流程:

1.redis fork()调用，创建子进程

2.利用copy-on-write技术，对内存dump出来到一个临时文件

3.完成dump文件后，替换该临时文件为dump.rdb文件

###需要注意的几个问题:

1.dump的是执行这条命令时候的数据

2.从上面步骤可以看到,任何时候dump.rdb文件其实都是完整的

3.可以执行save,bgsave来手动执行dump操作,或者配置save规则让redis自动执行，其实也是执行bgsave

4.redis重启后，读取dump.rdb文件开始从磁盘到内存的数据加载过程，这个过程是阻塞的,直到完成加载

5.rdb方式会丢失数据，这部分数据就是从上一次dump到redis挂掉为止修改的数据

通过调试跟踪，bgsave命令最终的实现的文件在rdb.c里的bgsaveCommand

```c
/* 
BGSAVE [SCHEDULE]
bgsave执行的命令
*/
void bgsaveCommand(client *c) {
    int schedule = 0;

/* The SCHEDULE option changes the behavior of BGSAVE when an AOF rewrite
     * is in progress. Instead of returning an error a BGSAVE gets scheduled. */
    if (c->argc > 1) {
        if (c->argc == 2 && !strcasecmp(c->argv[1]->ptr,"schedule")) {
            schedule = 1;
        } else {
            addReply(c,shared.syntaxerr);
            return;
        }
    }

rdbSaveInfo rsi, *rsiptr;
	
	//初始化rdb集群相关信息
    rsiptr = rdbPopulateSaveInfo(&rsi);

//如果bgsave进程还在执行中,则返回错误
    if (server.rdb_child_pid != -1) {
        addReplyError(c,"Background save already in progress");
		
		//这里也一样,如果系统还在执行gsave进程，或者执行aof重写进程，或者执行模块进程则选择不执行
    } else if (hasActiveChildProcess()) {
        if (schedule) {
            server.rdb_bgsave_scheduled = 1;
            addReplyStatus(c,"Background saving scheduled");
        } else {
            addReplyError(c,
            "Another child process is active (AOF?): can't BGSAVE right now. "
            "Use BGSAVE SCHEDULE in order to schedule a BGSAVE whenever "
            "possible.");
        }
		//执行真正的bgsave
    } else if (rdbSaveBackground(server.rdb_filename,rsiptr) == C_OK) {
        addReplyStatus(c,"Background saving started");
    } else {
        addReply(c,shared.err);
    }
}
```

通过上面的代码，我们可以看到，aof重写进程在工作的时候，bgsave不会真正工作！在rdbSaveBackground里看下做了什么事情？

```c
int rdbSaveBackground(char *filename, rdbSaveInfo *rsi) {
    pid_t childpid;

//再一次检测工作进程执行情况
    if (hasActiveChildProcess()) return C_ERR;

server.dirty_before_bgsave = server.dirty;
    server.lastbgsave_try = time(NULL);
	
	//建立父子进程通信之间的管道
    openChildInfoPipe();

//执行包装的fork
    if ((childpid = redisFork()) == 0) {
        int retval;

/* Child */
        redisSetProcTitle("redis-rdb-bgsave");
        redisSetCpuAffinity(server.bgsave_cpulist);
		
		//执行真正的保存rdb文件逻辑
        retval = rdbSave(filename,rsi);
        if (retval == C_OK) {
			//用建立的管道,通知父进程,子进程已经结束的通知
            sendChildCOWInfo(CHILD_INFO_TYPE_RDB, "RDB");
        }
        exitFromChild((retval == C_OK) ? 0 : 1);
    } else {
        /* Parent */
        if (childpid == -1) {
            closeChildInfoPipe();
            server.lastbgsave_status = C_ERR;
            serverLog(LL_WARNING,"Can't save in background: fork: %s",
                strerror(errno));
            return C_ERR;
        }
        serverLog(LL_NOTICE,"Background saving started by pid %d",childpid);
        server.rdb_save_time_start = time(NULL);
        server.rdb_child_pid = childpid;
        server.rdb_child_type = RDB_CHILD_TYPE_DISK;
        return C_OK;
    }
    return C_OK; /* unreached */
}
```

代码注释非常详细了，可以看到用fork创建了子进程,真正的dump工作都是在子进程中完成的。因为操作系统实现的copy-on-write机制，所以fork后其实子进程地址空间和父进程地址空间还是同一个，所以数据完全可以dump出来，关于copy-on-write可以看下，这篇文章的理论知识https://wingsxdu.com/post/linux/concurrency-oriented-programming/fork-and-cow/ 进一步阅读rdbSave函数，具体的dump工作就是在这个函数里进行的。

```c
/* Save the DB on disk. Return C_ERR on error, C_OK on success. */
int rdbSave(char *filename, rdbSaveInfo *rsi) {
    char tmpfile[256];
    char cwd[MAXPATHLEN]; /* Current working dir path for error messages. */
    FILE *fp;
    rio rdb;
    int error = 0;

//建立临时文件，后续的rdb内容都先写到这个临时文件中
    snprintf(tmpfile,256,"temp-%d.rdb", (int) getpid());
    fp = fopen(tmpfile,"w");
    if (!fp) {
        char *cwdp = getcwd(cwd,MAXPATHLEN);
        serverLog(LL_WARNING,
            "Failed opening the RDB file %s (in server root dir %s) "
            "for saving: %s",
            filename,
            cwdp ? cwdp : "unknown",
            strerror(errno));
        return C_ERR;
    }

//初始化文件,这里的rio是作者抽象的流式文件对象
    rioInitWithFile(&rdb,fp);
	
	//通知模块触发持久化的事件
    startSaving(RDBFLAGS_NONE);

if (server.rdb_save_incremental_fsync)
        rioSetAutoSync(&rdb,REDIS_AUTOSYNC_BYTES);

//这里执行真正的dump逻辑,涉及到很多rdb文件格式细节
    if (rdbSaveRio(&rdb,&error,RDBFLAGS_NONE,rsi) == C_ERR) {
        errno = error;
        goto werr;
    }

//下面的几个操作，都是保证让buffer中的数据都写入到磁盘
	//关于这方面的讨论具体可以看下作者的讨论:http://oldblog.antirez.com/post/redis-persistence-demystified.html
    /* Make sure data will not remain on the OS's output buffers */
    if (fflush(fp) == EOF) goto werr;
    if (fsync(fileno(fp)) == -1) goto werr;
    if (fclose(fp) == EOF) goto werr;

/* Use RENAME to make sure the DB file is changed atomically only
     * if the generate DB file is ok. */
	
	//把临时文件重新命名为dump.rdb(可以配置)文件
    if (rename(tmpfile,filename) == -1) {
        char *cwdp = getcwd(cwd,MAXPATHLEN);
        serverLog(LL_WARNING,
            "Error moving temp DB file %s on the final "
            "destination %s (in server root dir %s): %s",
            tmpfile,
            filename,
            cwdp ? cwdp : "unknown",
            strerror(errno));
        unlink(tmpfile);
        stopSaving(0);
        return C_ERR;
    }

serverLog(LL_NOTICE,"DB saved on disk");
    server.dirty = 0;
    server.lastsave = time(NULL);
    server.lastbgsave_status = C_OK;
	//通知模块持久化结束的事件
    stopSaving(1);
    return C_OK;

werr:
    serverLog(LL_WARNING,"Write error saving DB on disk: %s", strerror(errno));
    fclose(fp);
	
	//执行错误的话，需要删除临时文件
    unlink(tmpfile);
    stopSaving(0);
    return C_ERR;
}
```

###从上面代码代码可以得出结论：

1）都是先写到临时文件temp-dump.rdb中，然后再重命名为正式文件dump.rdb

2)   在持久化之前和之后，模块会收到开始和结束事件

3）rdbSaveRio根据rdb特有格式写到文件中，其实rdb也用在集群复制中

4）写到文件后，数据都会从用户缓存区和内核缓冲区强制写到磁盘驱动中去，也就是实现落盘，这样即使redis服务崩溃，或者系统崩溃这两个级别错误，都可以应对。

###总结：
rdbSaveRio中是具体的dump逻辑，根据rdb格式dump出来,这个文件格式的具体描述可以看https://github.com/sripathikrishnan/redis-rdb-tools/wiki/Redis-RDB-Dump-File-Format ,因为这个逻辑不是本篇文章的重点，所以不再叙述。

参考:

https://blog.csdn.net/aitangyong/article/details/52045251