Redis在持久化時產生的延遲

一個老外的有關Redis的博客文章中提到一個有趣的事情：它們在測試期間獲得的延遲圖。為了持久化Redis的數據到磁盤（例如：RDB持久化），Redis需要調用fork()系統命令。

通常使用物理服務器和大多數虛擬機管理程序進行fork是很快的，即使很大的進程也是如此。 然而，Xen的fork()速度很慢，因此對于某些EC2實例類型（以及其他虛擬服務器提供程序），每次父進程調用fork()以便進行RDB持久化時，可能會出現嚴重的延遲峰值。 如下圖所示，清晰的展示了延遲峰值：

您可以想象一下，如果您在fork()的時候做一個延遲測試，那么在父進程fork()的時候，所有請求將延遲一秒（以上圖為例）。 這將產生大量具有高延遲的樣本，并且將影響99%的結果。

要更改實例類型，配置，設置或其他任何內容以改善此行為是一個好主意，并且有些用例即使單個請求具有過高延遲也是不可接受的。然而很明顯的是，每30分鐘發生1秒的延遲峰值不是很明顯，因為這與在請求中均勻分布延遲峰值有很大不同。

如果是均勻分布的峰值，如果訪問某個頁面需要對Redis服務器執行大量請求，則訪問頁面很可能會碰到延遲：這會嚴重影響服務質量。

然而，如上圖所示，每運行30分鐘后1秒的延遲是完全不同的事情。具有良好延遲表現的百分比隨著請求數量的增加而變得更好，因為請求越多，這個延遲就越不可能在樣本中過度表示出來，反而會被隱藏。如果您每分鐘只有1個請求，并且其中一個請求恰好碰到fork()導致的高延遲，那就會讓延遲測試結果非常難看。

另外：大多數頁面瀏覽不受影響。 因為唯一那幾個用戶碰到1秒延遲的，是剛好他們的請求和fork()在同一時間，其他用戶的請求只會有極低的概率碰到這樣糟糕的事情。 另外請注意，與fork()撞上的頁面訪問（即使由100個請求組成）也不會延遲超過一秒，因為fork()完成后請求就會完成，并不需要等到RDB持久化完成。

只有fork()會導致延遲毛刺，fork出來的子進程在生成RDB文件過程中，并不會對系統有很大的影響。除非子進程生成RDB文件的過程中（這個過程使用了操作系統的copy-on-write機制）有大量的寫入，而且服務器可用內存不多，這時候可能會發生swapping導致出現延遲。

在當今最流行的運行時環境EC2實例中，fork延遲是Redis用戶最糟糕的體驗之一，所以redis作者正著手測試Redis和EC2：相信很快就會在Redis官方文檔中有對EC2進行特定優化的說明 ，到時候會有比在master-slaves中禁用持久性操作更安全的方案。

如果您現在需要EC2 + Redis主機并且已禁用持久性，則最簡單的部署方式是禁用Redis實例的自動重啟，并使用Sentinel進行故障轉移，以便崩潰的主服務器不會自動返回可用狀態。 在檢查故障轉移成功并且有新的可用的master后，系統管理員可以手動重新啟動實例。

需要說明的是，并非所有EC2實例都是相同的，恰恰相反，各種EC2實例fork表現差異還很大。如下圖所示，是老外做的一些測試：

總結

• Redis持久化時調用fork可能引起嚴重的延遲（RDB持久化以及AOF rewrite都會調用fork命令）；
• 只是fork時引起延遲，fork完成后，子進程生成RDB/AOF文件的過程并不會引起延遲；
• 即使Redis是單線程處理命令，但是服務器配置最好還是需要雙核，如果有多個Redis實例，那么核心數相應的翻倍；
• 除了fork會引起延遲外，Redis中那些時間復雜度為O(n)的也會引起性能毛刺，例如keys命令等。