Redis在ARM上的优化适配（redis 适配arm）

Redis是一款高性能的开源NoSQL数据库，常用于缓存、消息队列和数据存储等应用场景。在ARM架构的终端设备上，Redis的性能和稳定性也备受关注。本文将从ARM平台上的Redis优化适配出发，介绍如何通过一些策略和技巧来提升Redis的效能。

一、ARM平台上的Redis优化适配

ARM架构是一种适合移动设备和嵌入式设备的处理器架构，其指令集长度较短，执行速度较快，节能、安全等优点被广泛应用于物联网、移动互联网等领域。然而，ARM架构和x86架构相比，在一些细节和性能上存在差异，如缺少乘法指令等。因此，在ARM架构上使用Redis需要做一些优化适配工作。

1. 编译参数优化

编译参数优化是一种常见的提升Redis性能的方法。在使用GCC编译器时，可以通过添加一些编译参数来优化生成的代码，以达到提升Redis性能的目的。具体可以采用以下编译参数：

make CFLAGS="-O3 -march=native -mtune=native"

其中，-O3参数表示开启最高级别的编译优化；-march=native参数表示使用当前平台的最优指令集；-mtune=native参数表示使用当前平台的最优的调度算法。这些参数使得生成的Redis二进制代码可以在ARM架构上发挥出最佳的性能。

2. 内存对齐

内存对齐是在ARM架构上提高性能的一种常用手段。ARM处理器访问内存时需要将数据对齐到特定的地址，否则将会出现额外的访问开销，影响程序执行效率。因此，在ARM架构上开发Redis时，需要保证数据结构和变量在内存中的位置是按照4字节对齐的。比如，可以采用如下的方式进行内存对齐：

typedef struct foo {
    int a;
    char b;
    int c;
} __attribute__((aligned(4))) Foo;

这里使用GCC的内置__attribute__来设置数据结构Foo的对齐方式为4字节对齐。

3. 使用字节对齐函数

字节对齐函数是在ARM架构上提高性能的另一种常用手段。这些函数用于高效地处理内存操作，可以避免ARM处理器访问非对齐内存时的额外开销，提高程序的执行效率。在Redis的代码中，可以使用__aeabi_memcpy4等字节对齐函数来替代标准的memcpy函数等。

4. 使用SSE指令

SSE指令是一种在x86架构上常用的指令集扩展，用于高效地执行大量的向量计算和内存操作。虽然在ARM架构上不存在SSE指令集，但是可以通过SIMD技术（Single Instruction Multiple Data）来实现类似的效果。在Redis代码中，可以使用Neon指令集等SIMD指令来替代SSE指令。

二、举例代码

以下是一段使用ARM平台上的Redis优化适配策略的C语言代码示例，其中包含了编译参数优化、内存对齐、字节对齐函数和SIMD指令等优化技巧：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define CACHE_LINE_SIZE 64

typedef struct __attribute__((aligned(CACHE_LINE_SIZE))) {
    uint32_t key;
    uint32_t value;
} cache_line_t;
static inline void *my_memset(void *s, int c, size_t n) {
    uint8_t *p = s;
    uint32_t *lp;

    /* write the first few bytes */
    while (((intptr_t)p & 3) && n > 0) {
        *p++ = c;
        n--;
    }

    /* write 32-bit aligned data */
    lp = (uint32_t *)p;
    while (n >= 4) {
        *lp++ = (uint32_t)c;
        n -= 4;
    }
    /* write the last few bytes */
    p = (uint8_t *)lp;
    while (n > 0) {
        *p++ = c;
        n--;
    }
    return s;
}
static inline void *my_memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
    uint32_t *dest32 = dest;
    const uint32_t *src32 = src;
    uint32x4_t vec;
    while (n >= 16) {
        vec = vld1q_u32(src32);
        vst1q_u32(dest32, vec);
        dest32 += sizeof(uint32x4_t) / sizeof(uint32_t);
        src32 += sizeof(uint32x4_t) / sizeof(uint32_t);
        n -= sizeof(uint32x4_t);
    }

    while (n >= 4) {
        *dest32++ = *src32++;
        n -= sizeof(uint32_t);
    }
    my_memset(dest32, '\0', n);

    return dest;
}
int mn() {
    cache_line_t *cache_lines;
    uint32_t i;

    /* allocate and initialize cache lines */
    cache_lines = malloc(CACHE_LINE_SIZE * sizeof(cache_line_t));
    for (i = 0; i 
        cache_lines[i].key = i;
        cache_lines[i].value = i * i;
    }
    /* copy cache lines */
    my_memcpy(cache_lines[1].key, cache_lines[0].key, CACHE_LINE_SIZE * sizeof(cache_line_t));
    return 0;
}

这段代码中，首先定义了一个使用64字节对齐的数据结构cache_line_t。使用GCC的__attribute__来设置数据结构的对齐方式为64字节对齐。然后定义了两个与内存操作相关的函数my_memset和my_memcpy。这两个函数采用了手动实现的字节对齐和SIMD优化方式。在主函数中，首先通过malloc函数分配了一段内存，并初始化了一些cache_line_t结构体。然后调用my_memcpy函数复制了一段cache_line_t结构体的内存。这里加入了如下的编译参数：CFLAGS=”-O3 -march=armv8.1-a -mtune=armv8.1-a+crypto”。

三、总结

本文从ARM平台上的Redis优化适配出发，介绍了一些Redis性能优化的技巧和策略。这些优化方法可以在ARM架构上提升Redis的效能和稳定性，为应对物联网、移动互联网等领域的挑战提供支持。