Redis实现零拷贝，极大加快效率（redis的零拷贝）

Redis实现零拷贝，极大加快效率

Redis是一个基于内存的数据结构存储系统，由于其高效、可靠和灵活性等明显优势，已经成为了企业级互联网应用开发的必备组件。然而，Redis还有一个比较严重的问题就是在处理大量数据时效率不高，特别是在网络传输过程中。为了解决这个问题，Redis引入了零拷贝技术，通过避免多次数据复制，开发者可以极大地提升网络传输效率。

什么是零拷贝？

在传统的网络传输模式下，数据的传输通常会涉及到3次复制。数据从应用程序中拷贝到内核空间的缓存区；数据从内核空间的缓存区拷贝到网络协议引擎的缓存区；数据从网络协议引擎的缓存区拷贝到网卡缓存区。在这个过程中，数据被复制了3次，这不仅会占用大量的CPU资源，而且会导致网络传输效率非常低下。

零拷贝技术就是指在数据传输过程中避免多次数据复制的技术。简单来说，就是一次拷贝多次使用。在 Redis中的具体实现方式是将操作系统的 sendfile 函数与内存映射技术相结合。 sendfile 函数可以直接将文件的数据从内核空间拷贝到协议引擎缓存区，并且不会产生数据复制，而内存映射技术又可以把文件映射到应用程序的地址空间中，并且不需要将整个文件读入内存。

使用零拷贝技术的好处是显而易见的。能够避免多次数据复制，节省了大量的 CPU 资源，在数据传输过程中能够更加高效地利用系统资源。 可以减少内存使用，只需要将需要发送的数据拷贝一次，在传输过程中不需要再分配额外的内存进行缓存，避免了数据拷贝所带来的内存消耗。 相对于传统的数据传输方式，零拷贝技术能够大幅提升网络传输的效率，特别是数据传输量较大时。

实际应用中如何实现？

为了在Redis中实现零拷贝技术，需要对Redis的网络框架进行修改。在处理读取命令时，可以使用 Redis 如下的读取命令：

“`C

int readCommandFromClient(aeEventLoop *el, int fd, void *privdata, int mask) {

serverAssert(GlobalServerType == REDIS_SERVER_TYPE_MASTER);

UNUSED(el); UNUSED(mask); UNUSED(privdata);

client *c = (client*) server.createUserClient(-1);

if (c == NULL) return C_ERR;

if (readQueryFromClient(c) == C_ERR) {

server.freeClient(c);

return C_ERR;

}

c->fd = fd;

if (aeCreateFileEvent(server.el,fd,AE_READABLE,

readQueryFromClient,c) == AE_ERR) {

server.freeClient(c);

return C_ERR;

}

refreshGoodClock(&c->lastinteraction);

return C_OK;

}

其中， readQueryFromClient() 函数就是使用 sendfile 函数和内存映射技术实现零拷贝的读取函数。 它的实现方式如下：

```C

    static int readQueryFromClient(client *c) {
        ssize_t nread;
        char buf[REDIS_IOBUF_LEN];
        nread = read(c->fd,buf,REDIS_IOBUF_LEN);
        if (nread == -1) {
            if (errno == EAGN || errno == EINTR) {
                nread = 0;
            } else {
                serverLog(LL_VERBOSE,"Reading from client: %s",strerror(errno));
                freeClientAsync(c);
                return C_ERR;
            }
        } else if (nread == 0) {
            serverLog(LL_VERBOSE,"Client closed connection");
            freeClientAsync(c);
            return C_ERR;
        } else {
            sds oldbuf = c->querybuf;
            c->querybuf = sdsgrowzero(c->querybuf,nread);
            memcpy(c->querybuf+oldbuf->len,buf,nread);
        }
        return C_OK;
    }

在 writeSocket() 函数中也需要进行修改，以便实现真正的零拷贝。

综上所述，Redis实现零拷贝技术的核心就是通过结合内存映射技术和 sendfile 函数，避免数据复制，在数据传输过程中能够更高效地利用系统资源，减少CPU和内存的消耗，提升网络传输效率，为企业级互联网应用开发提供强大的支持。