Redisソース研究のデータ淘汰メカニズム
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本文は主にRedisのいくつかのデータ淘汰メカニズムを紹介する.
I、神の視点
Redisはメモリ型データベースであるため、ユーザが最大使用メモリサイズ
Redisは以下のいくつかのデータ淘汰戦略を提供した:1、volatile-lru:期限切れのデータセットを設定して最低使用のデータを淘汰する;2、volatile-ttl:設定期限切れのデータセットから期限切れのデータを淘汰する(期限切れに最も近い);3、volatile-random:設定期限切れのデータセットからランダムにデータを選択して淘汰する.4、allkeys-lru:すべてのデータセットから使用が最も少ないデータを選択する.5、allkeys-random:すべてのデータセットから任意にデータを選択して淘汰する.6、no-envicition:淘汰しない;
II、LRUデータ淘汰
1、
2、LRUデータ淘汰メカニズムは、データセットからランダムにいくつかのキー値ペアを選択し、その中のlru最大のキー値ペアを取り出して淘汰する.
III、TTLデータ淘汰
1、TTL淘汰メカニズムは、有効期限
IV、淘汰発生
1、Redisサーバーは1つの命令を実行していないで、いずれもメモリを検出して、データの淘汰を行う必要があるかどうかを判断します:
2、ここでは主に
【参考】[1]『Redis設計と実現』[2]『Redisソースログ』
I、神の視点
Redisはメモリ型データベースであるため、ユーザが最大使用メモリサイズ
maxmemoryを設定できるようにし、メモリが限られている場合、メモリの緊張を減らすために、メモリデータセットサイズが一定値に上昇すると、データ淘汰メカニズムが実施される.Redisは以下のいくつかのデータ淘汰戦略を提供した:1、volatile-lru:期限切れのデータセットを設定して最低使用のデータを淘汰する;2、volatile-ttl:設定期限切れのデータセットから期限切れのデータを淘汰する(期限切れに最も近い);3、volatile-random:設定期限切れのデータセットからランダムにデータを選択して淘汰する.4、allkeys-lru:すべてのデータセットから使用が最も少ないデータを選択する.5、allkeys-random:すべてのデータセットから任意にデータを選択して淘汰する.6、no-envicition:淘汰しない;
II、LRUデータ淘汰
1、
redisServerにlruカウンタserver.lrulockが保存されており、定期的に更新されます.これはserver.unixtimeに基づいて計算されます.// redisServer lru
/*src/redis.h/redisServer*/
struct redisServer {
...
unsigned lruclock:22; /* Clock incrementing every minute, for LRU */
...
};
2、LRUデータ淘汰メカニズムは、データセットからランダムにいくつかのキー値ペアを選択し、その中のlru最大のキー値ペアを取り出して淘汰する.
III、TTLデータ淘汰
1、TTL淘汰メカニズムは、有効期限
redisDB.expires表からランダムにいくつかのキー値ペアを選択し、その中でttlが最大のキー値ペアを取り出して淘汰する.IV、淘汰発生
1、Redisサーバーは1つの命令を実行していないで、いずれもメモリを検出して、データの淘汰を行う必要があるかどうかを判断します:
//
/*src/redis.cprocessCommand*/
int processCommand(redisClient *c) {
......
//
/* Handle the maxmemory directive.
**
First we try to free some memory if possible (if there are volatile
* keys in the dataset). If there are not the only thing we can do
* is returning an error. */
if (server.maxmemory) {
int retval = freeMemoryIfNeeded();
if ((c->cmd->flags & REDIS_CMD_DENYOOM) && retval == REDIS_ERR) {
flagTransaction(c);
addReply(c, shared.oomerr);
return REDIS_OK;
}
}
......
}
2、ここでは主に
freeMemoryIfNeeded関数を呼び出し、完全なデータ淘汰メカニズムを完成した.int freeMemoryIfNeeded(void) {
size_t mem_used, mem_tofree, mem_freed;
int slaves = listLength(server.slaves);
/* Remove the size of slaves output buffers and AOF buffer from the
* count of used memory. */
// Redis ， ：
// 1）
// 2）AOF
mem_used = zmalloc_used_memory();
if (slaves) {
listIter li;
listNode *ln;
listRewind(server.slaves,&li);
while((ln = listNext(&li))) {
redisClient *slave = listNodeValue(ln);
unsigned long obuf_bytes = getClientOutputBufferMemoryUsage(slave);
if (obuf_bytes > mem_used)
mem_used = 0;
else
mem_used -= obuf_bytes;
}
}
if (server.aof_state != REDIS_AOF_OFF) {
mem_used -= sdslen(server.aof_buf);
mem_used -= aofRewriteBufferSize();
}
/* Check if we are over the memory limit. */
// maxmemory ，
if (mem_used <= server.maxmemory) return REDIS_OK;
// maxmemory ， maxmemory ，
if (server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_NO_EVICTION)
return REDIS_ERR; /* We need to free memory, but policy forbids. */
/* Compute how much memory we need to free. */
//
mem_tofree = mem_used - server.maxmemory;
// 0
mem_freed = 0;
// maxmemory ，
// ，
while (mem_freed < mem_tofree) {
int j, k, keys_freed = 0;
//
for (j = 0; j < server.dbnum; j++) {
long bestval = 0; /* just to prevent warning */
sds bestkey = NULL;
dictEntry *de;
redisDb *db = server.db+j;
dict *dict;
if (server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_ALLKEYS_LRU ||
server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_ALLKEYS_RANDOM)
{
// allkeys-lru allkeys-random
//
dict = server.db[j].dict;
} else {
// volatile-lru 、 volatile-random volatile-ttl
//
dict = server.db[j].expires;
}
//
if (dictSize(dict) == 0) continue;
/* volatile-random and allkeys-random policy */
// ，
if (server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_ALLKEYS_RANDOM ||
server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_VOLATILE_RANDOM)
{
de = dictGetRandomKey(dict);
bestkey = dictGetKey(de);
}
/* volatile-lru and allkeys-lru policy */
// LRU ，
// sample IDLE
else if (server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_ALLKEYS_LRU ||
server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_VOLATILE_LRU)
{
struct evictionPoolEntry *pool = db->eviction_pool;
while(bestkey == NULL) {
//
evictionPoolPopulate(dict, db->dict, db->eviction_pool);
/* Go backward from best to worst element to evict. */
for (k = REDIS_EVICTION_POOL_SIZE-1; k >= 0; k--) {
if (pool[k].key == NULL) continue;
de = dictFind(dict,pool[k].key);
/* Remove the entry from the pool. */
sdsfree(pool[k].key);
/* Shift all elements on its right to left. */
memmove(pool+k,pool+k+1,
sizeof(pool[0])*(REDIS_EVICTION_POOL_SIZE-k-1));
/* Clear the element on the right which is empty
* since we shifted one position to the left. */
pool[REDIS_EVICTION_POOL_SIZE-1].key = NULL;
pool[REDIS_EVICTION_POOL_SIZE-1].idle = 0;
/* If the key exists, is our pick. Otherwise it is
* a ghost and we need to try the next element. */
if (de) {
bestkey = dictGetKey(de);
break;
} else {
/* Ghost... */
continue;
}
}
}
}
/* volatile-ttl */
// volatile-ttl ， sample
else if (server.maxmemory_policy == REDIS_MAXMEMORY_VOLATILE_TTL) {
for (k = 0; k < server.maxmemory_samples; k++) {
sds thiskey;
long thisval;
de = dictGetRandomKey(dict);
thiskey = dictGetKey(de);
thisval = (long) dictGetVal(de);
/* Expire sooner (minor expire unix timestamp) is better
* candidate for deletion */
if (bestkey == NULL || thisval < bestval) {
bestkey = thiskey;
bestval = thisval;
}
}
}
/* Finally remove the selected key. */
//
if (bestkey) {
long long delta;
robj *keyobj = createStringObject(bestkey,sdslen(bestkey));
propagateExpire(db,keyobj);
/* We compute the amount of memory freed by dbDelete() alone.
* It is possible that actually the memory needed to propagate
* the DEL in AOF and replication link is greater than the one
* we are freeing removing the key, but we can't account for
* that otherwise we would never exit the loop.
*
* AOF and Output buffer memory will be freed eventually so
* we only care about memory used by the key space. */
//
delta = (long long) zmalloc_used_memory();
dbDelete(db,keyobj);
delta -= (long long) zmalloc_used_memory();
mem_freed += delta;
//
server.stat_evictedkeys++;
notifyKeyspaceEvent(REDIS_NOTIFY_EVICTED, "evicted",
keyobj, db->id);
decrRefCount(keyobj);
keys_freed++;
/* When the memory to free starts to be big enough, we may
* start spending so much time here that is impossible to
* deliver data to the slaves fast enough, so we force the
* transmission here inside the loop. */
if (slaves) flushSlavesOutputBuffers();
}
}
if (!keys_freed) return REDIS_ERR; /* nothing to free... */
}
return REDIS_OK;
}
【参考】[1]『Redis設計と実現』[2]『Redisソースログ』