Redis内部阻塞式操作有哪些？

Redis实例在运行的时候，要和许多对象进行交互，这些不同的交互对象会有不同的操作。下面我们来看看，这些不同的交互对象以及相应的主要操作有哪些。

• 客户端：键值对的增删改查操作。

• 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，从库接受RDB文件、清空数据库、加载RDB文件。

下面我们来分析一下哪些操作会引起主线程阻塞。

1.和客户端交互时的阻塞点。

键值对的增删改查操作是Redis和客户端交互的主要部分，也是Redis主线程执行的主要任务。所以复杂度高的增删改查操作肯定会阻塞Redis。在Redis中复杂度高的操作都是对集合的操作，通常时间复杂度为O(N)。所以在使用的过程中需要注意起来，例如对集合的全量查询操作HGETALL以及对集合的聚合统计操作，例如求交、并和差集。所以集合全量查询和聚合操作是Redis的一个阻塞点。

除此之外，对集合删除操作也会有潜在的阻塞风险。因为删除操作的本质是要释放键值对占用的内存空间。释放内存只是第一步，为了更加高效地管理内存空间，在应用程序释放内存时，操作系统需要把释放掉的内存块插入一个空闲内存块的链表，以便后续进行管理和再分配。这个过程本身需要一定时间，而且会阻塞当前释放内存的应用程序，所以，如果一下子释放了大量内存，空闲内存块链表操作时间就会增加，相应地就会造成 Redis 主线程的阻塞。所以删除bigkey也是Redis的一个阻塞点。

因为清空数据库涉及到删除和释放所有的键值对。所以清空数据库也是Redis的一个阻塞点。

2.和磁盘交互时的阻塞点。

Redis是采用后台子进程的方式生成RDB快照文件，以及执行AOF日志重写操作。所以这两个操作由子进程负责执行，因此不会成为Redis的阻塞点。

但是Redis直接记录AOF日志时，会根据不同的写回策略对数据做落盘保存。

如果有大量的写操作需要记录在AOF日志中，并写回策略设置成同步写回的话，就会阻塞主线程了。所以AOF日志同步写也是Redis的一个阻塞点。

3.主从节点交互时的阻塞点

在主从集群中，主库需要生成RDB文件，并传输给从库。主库在复制的过程中，创建和传输 RDB 文件都是由后台子进程来完成的，不会阻塞主线程的执行。但是，对于从库来说，它在接收了RDB 文件后，需要使用 FLUSHDB 命令清空当前数据库，然后需要把 RDB 文件加载到内存，这个过程的快慢和 RDB 文件的大小密切相关，RDB 文件越大，加载过程越慢，所以，加载 RDB 文件就成为了 Redis 又一个阻塞点。

所以总结一下，Redis中阻塞主线程的操作主要有以下五种。

• 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。

那有什么方式可以避免阻塞式操作呢？Redis提供了异步线程机制。为了避免一些阻塞主线程的操作，Redis会启动一些子线程，然后把一些任务交给这些子线程去在后台完成，而不再由主线程来执行这些任务。下面我们来看一下哪些阻塞主线程的操作可以采用异步执行呢？

如果一个操作能被异步执行，就意味着，它并不是Redis主线程的关键路径上的操作。所谓的关键路径是指客户端把请求发送给Redis后等着Redis返回数据结果的操作。如下图所示。

主线程接收到操作1后，因为操作1并不用给客户端返回具体的数据，所以，主线程可以把它交给后台子线程来完成，同时只要给客户端返回一个“OK”结果就行。在子线程执行操作1的时候，客户端又向Redis实例发送了操作2，而此时，客户端是需要使用操作2返回的数据结果的，如果操作2不返回结果，那么，客户端将一直处于等待状态。在这个例子中，操作 1 就不算关键路径上的操作，因为它不用给客户端返回具体数据，所以可以由后台子线程异步执行。而操作 2 需要把结果返回给客户端，它就是关键路径上的操作，所以主线程必须立即把这个操作执行完。

对于 Redis 来说，读操作是典型的关键路径操作，因为客户端发送了读操作之后，就会等待读取的数据返回。而Redis 的集合全量查询和聚合操作都涉及到了读操作，所以，它们是不能进行异步操作了。

我们再来看看删除操作。删除操作并不需要给客户端返回具体的数据结果，所以不是关键路径操作。所以“bigkey 删除”和“清空数据库”，都是对数据做删除，所以我们可以用后台子线程来异步执行删除操作。

对于“AOF 日志同步写”来说，为了保证数据可靠性，Redis 实例需要保证 AOF 日志中的操作记录已经落盘，这个操作虽然需要实例等待，但它并不会返回具体的数据结果给实例。所以，我们也可以启动一个子线程来执行 AOF 日志的同步写，而不用让主线程等待 AOF 日志的写完成。

最后，我们再来看下“从库加载 RDB 文件”这个操作。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。所以，这个操作也属于关键路径上的操作，我们必须让从库的主线程来执行。

对于 Redis 的五大阻塞点来说，除了“集合全量查询和聚合操作”和“从库加载 RDB 文件”，其他三个阻塞点涉及的操作都不在关键路径上，所以，我们可以使用 Redis 的异步子线程机制来实现 bigkey 删除，清空数据库，以及 AOF 日志同步写。

4.异步的子线程机制

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。主线程通过一个链表形式的任务队列和子线程进行交互。当收到键值对删除和清空数据库的操作时，主线程会把这个操作封装成一个任务，放入到任务队列中，然后给客户端返回一个完成信息，表明删除已经完成。但实际上，这个时候删除还没有执行，等到后台子线程从任务队列中读取任务后，才开始实际删除键值对，并释放相应的内存空间。因此，我们把这种异步删除也称为惰性删除（lazy free）。此时，删除或清空操作不会阻塞主线程，这就避免了对主线程的性能影响。和惰性删除类似，当 AOF 日志配置成 everysec 选项后，主线程会把 AOF 写日志操作封装成一个任务，也放到任务队列中。后台子线程读取任务后，开始自行写入 AOF 日志，这样主线程就不用一直等待 AOF 日志写完了。

当你的集合中有大量的元素要删除时，我建议你使用异步删除命令 UNLINK 。而对于清空数据库来说，可以在 FLUSHDB 和 FLUSHALL 命令后加上 ASYNC 选项，这样就可以让后台子线程异步地清空数据库。

FLUSHDB ASYNC
FLUSHALL AYSNC

更多硬核知识，请关注公众号"程序员学长"。