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面试题:Redis RDB自动间隔性保存定时任务调整:定制实现

假设Redis原生的RDB自动间隔性保存定时任务机制不能满足特定业务需求,需要自定义一套定时任务调整方案,要求在不影响Redis正常运行的前提下,实现更灵活的RDB保存策略。请描述你的设计思路,包括涉及到的Redis内部机制、可能用到的数据结构和函数等。
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数据库Redis

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设计思路

  1. 深入理解Redis内部机制
    • Redis的RDB持久化是将内存中的数据集以快照的形式保存到磁盘上。其原生的自动间隔性保存机制通过save配置项(如save 900 1表示900秒内如果至少有1个键被修改则进行RDB保存)。我们需要在不干扰主线程正常处理命令的前提下,自定义保存时机。
    • Redis采用单线程模型处理命令,但在进行RDB保存时,会fork一个子进程来执行实际的磁盘写入操作,主线程继续处理客户端请求,以保证正常运行。
  2. 选择合适的数据结构
    • 时间轮数据结构:可以使用时间轮来管理定时任务。时间轮是一种高效的时间管理数据结构,它将时间划分为多个时间槽,每个时间槽可以关联一个或多个任务。在Redis中,可以用一个数组来模拟时间轮的时间槽,数组元素可以是链表,链表节点保存具体的定时任务信息(如任务执行时间、任务类型 - 这里是RDB保存任务)。
    • 任务队列:可以使用一个简单的链表或者数组来作为任务队列,用于存储待执行的RDB保存任务。当时间轮触发某个时间槽对应的任务时,将任务加入到任务队列中。
  3. 设计相关函数
    • 任务添加函数:用于将自定义的RDB保存任务添加到时间轮中。该函数需要接收任务执行时间等参数,计算任务在时间轮中的时间槽位置,并将任务信息插入到对应的时间槽链表中。例如:
void add_rdb_save_task(int seconds_to_execute) {
    int time_slot = calculate_time_slot(seconds_to_execute);
    Task *new_task = create_rdb_save_task(seconds_to_execute);
    insert_task_to_slot(time_slot, new_task);
}
  • 时间轮推进函数:需要一个函数来周期性地推进时间轮,检查是否有任务到期。这个函数可以在Redis的事件循环中周期性调用(例如通过aeCreateTimeEvent创建一个时间事件)。
void advance_timewheel() {
    current_time_slot = (current_time_slot + 1) % timewheel_size;
    Task *tasks = get_tasks_from_slot(current_time_slot);
    while (tasks!= NULL) {
        enqueue_task(tasks);
        tasks = tasks->next;
    }
}
  • 任务执行函数:从任务队列中取出RDB保存任务并执行。由于RDB保存需要fork子进程,所以这个函数需要处理好子进程的创建、等待子进程完成RDB写入等操作。
void execute_rdb_save_task() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程执行RDB保存操作
        rdbSave(server.rdb_filename);
        exit(0);
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程等待子进程完成
        wait(NULL);
    } else {
        // fork失败处理
        handle_fork_error();
    }
}
  1. 集成到Redis中
    • 在Redis的初始化阶段,初始化时间轮和任务队列。
    • 在事件循环中,通过aeCreateTimeEvent添加时间轮推进的定时事件,确保时间轮能够按时推进。
    • 在需要添加自定义RDB保存任务的地方(例如在某些特定业务逻辑处理后),调用任务添加函数将任务加入时间轮。
    • 定期检查任务队列,调用任务执行函数执行到期的RDB保存任务。这样就可以在不影响Redis正常运行的前提下,实现更灵活的RDB保存策略。