面试题：从性能角度分析Redis新版复制功能架构设计的优势

Question

假设在高并发场景下，对比Redis旧版，新版复制功能架构设计是如何提升复制性能的？在网络带宽利用、CPU负载等方面做了哪些优化设计？

Answer 1

新版复制功能架构设计提升复制性能的方式

1. 部分重同步：
   • 旧版问题：旧版Redis在主从节点断连重连后，通常需要进行全量复制，即主节点将所有数据重新发送给从节点，这在数据量较大时会严重影响性能和网络带宽。
   • 新版优化：新版引入了部分重同步机制。主节点会维护一个复制积压缓冲区，当主从节点短暂断连后，从节点可以通过发送断连期间主节点已处理的写命令偏移量，主节点判断该偏移量在复制积压缓冲区中，就只需要将这部分缺失的数据发送给从节点，大大减少了数据传输量，提升了复制性能。
2. 无磁盘复制：
   • 旧版问题：旧版在进行全量复制时，主节点会先将数据集写入磁盘（RDB文件），然后再将RDB文件发送给从节点。这个磁盘I/O操作会成为性能瓶颈，尤其是在高并发写入场景下。
   • 新版优化：新版支持无磁盘复制。主节点直接在内存中生成RDB数据并通过网络发送给从节点，避免了磁盘I/O操作，加快了全量复制的速度，提升了复制性能。

在网络带宽利用方面的优化设计

1. 部分重同步减少带宽占用：如上述部分重同步机制，仅传输断连期间缺失的数据，而非全量数据，在网络带宽有限的高并发场景下，极大地减少了带宽消耗，使带宽可以更多地用于正常的读写请求。
2. 带宽自适应：Redis新版在复制过程中能够根据网络状况动态调整数据传输的速率，避免因数据发送过快导致网络拥塞，进一步优化网络带宽的利用效率。

在CPU负载方面的优化设计

1. 无磁盘复制降低CPU负载：无磁盘复制避免了主节点频繁的磁盘I/O操作，减少了因磁盘I/O导致的CPU上下文切换等开销，降低了主节点的CPU负载。
2. 高效的命令传播：在复制过程中，新版Redis对主节点传播给从节点的写命令进行了优化，减少了不必要的命令处理和传输，使得主从节点在处理复制相关操作时CPU的负载降低，主节点可以将更多的CPU资源用于处理客户端的读写请求，提升整体系统的并发处理能力。