持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 10 月更文挑战」的第3天，点击查看活动详情
前言
说到redis，大家自然而然的会想到基于内存、单线程执行等。话说回来，Redis真的只有单线程吗？这篇文章来说说Redis的异步机制。
有哪些影响redis性能的因素
我们从Redis内部及外部因素总结一下，主要有：
- redis内部的阻塞式操作
- CPU核和NUMA架构的影响
- Redis关键系统配置
- Redis内存碎片
- Redis缓冲区
首先说说Redis实例的阻塞点：
- 客户端：网络IO，键值对的增删改查操作，数据库操作；
- 磁盘：生成RDB快照，记录AOF日志，AOF日志重写；
- 主从节点：主库生成、传输 RDB 文件，从库接收 RDB 文件、清空数据库、加载 RDB 文件；
- 切片集群实例：向其他实例传输哈希槽信息，数据迁移。
1.客户端的阻塞
因Redis使用了IO多路复用机制，能避免主线程一直处于等待状态，网络IO不是导致Redis阻塞的因素。
而键值对的增删改查是主线程的主要工作，复杂度高的操作当然会阻塞Redis了。我们去判断复杂度高不高的标准就是看操作的复杂度是否为O(N)，也就是否要全表扫描。比如hgetall， smembers等操作就属于复杂度高的了。
然后还要注意的一个点就是数据的删除。删除本质上来说就是对键值对的内存空间进行释放。在释放内存时，操作系统需要将释放掉的内存块插入一个空闲内存块的链表，以便后续管理和再分配。这个过程会阻塞当前释放内存的应用程序。
如果这个键值对数据很大，比如一个zset包含大量元素，就会释放大量的内存。有测试过删除100万个元素的集合时，删除时间会达到2s，要知道Redis的响应是毫秒级别的。所以这种bigkey的删除也会成为Redis的阻塞点。
清空数据库（flushdb、flushall）也涉及到删除和释放所有的键值对，也是Redis的阻塞点。
2. 磁盘带来的阻塞
AOF重写和RDB快照，Redis都用了子进程的方式操作，所以不会阻塞主线程。但Redis直接记录AOF日志，若有大量的写操作，并且配置的是同步写回的话，就会阻塞主线程了。
3. 主从节点带来的阻塞
在主从集群中，主库生成RDB文件，并传输给从库。主从复制过程的创建和传输RDB都是子进程处理的，不会阻塞主线程。 但是从库在接收了RDB文件后，需要使用 FLUSHDB 命令清空当前数据库，这又是一个阻塞点。而且，在从库清空数据库后，需要将RDB文件加载到内存，快慢和rdb文件大小相关。加载RDB文件又是一个阻塞点。
4. 切片集群的阻塞
切片集群的实例在负载均衡或者实例增加删除时，数据迁移是渐进式操作的，所以不会阻塞主线程。
总结一下，Redis就有5个阻塞点：
- 集合全量查询和聚合操作；
- bigkey 删除；
- 清空数据库；
- AOF 日志同步写；
- 从库加载 RDB 文件。
异步机制解决阻塞
我们通过异步的方式，去解决可能阻塞的场景。但也不是每个操作都能用异步的方式去解决。如果一个操作能够异步执行，说明客户端不需要马上得到具体值，在Redis中描述为若一个操作能异步执行，就意味着它不是主线程的关键路径的操作。
对于第一个阻塞点，因为读操作需要等待数据的返回，所以第一个阻塞点不能异步执行。 第二个阻塞点和第三个阻塞点，因为删除不需要返回具体的结果，因此都可以用子线程去异步执行。 第四个阻塞点“AOF日志同步写”，也可启动子线程操作，不用让主线程等待AOF日志的写完成。 第五个阻塞点 “从库加载 RDB 文件”，从库要想对客户端提供数据存取服务，就必须把RDB文件加载完成，不能启用子进程。
异步是如何进行的
Redis 主线程启动后，会使用操作系统提供的 pthread_create 函数创建 3 个子线程，分别由它们负责 AOF 日志写操作、键值对删除以及文件关闭的异步执行。
异步删除lazy-free
lazy-free机制是Redis收到删除指令后，主线程会将这个操作放入队列，然后马上给客户端返回一个完成信息。实际上删除还没执行呢。 lazy-free是Redis4.0之后才有的功能，需要手动开启。需要注意的是，即使开启了lazy-free，如果直接使用DEL命令还是会同步删除key，只有使用UNLINK命令才会可能异步删除key。而且Redis在删除一个key时，首先会评估删除的时间成本，如果成本小，也不会异步执行，直接用主线程就完成返回了。
小结
本文总结Redis有哪些阻塞点，以及这些阻塞点是否可用异步机制去解决。但我们在使用Redis时，还是要避免bigkey的使用。
