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Redis中的fork操作

news 来源：原创 2025/6/5 9:22:52

Redis 在持久化（如 RDB 快照和 AOF 重写）时使用 fork 子进程，这是其核心设计之一。以下是关于 Redis fork 子进程的详细解析：

fork 是 Unix/Linux 系统中的一个系统调用，用于创建一个与父进程完全相同的子进程。
特点：
- 子进程会复制父进程的内存地址空间、文件描述符等资源。
- 通过 写时复制（Copy-on-Write, COW） 技术，父子进程共享内存页，只有在写入操作发生时才会复制数据页。

Redis 使用 fork 主要出于以下目的：

RDB 快照：
- 执行 bgsave 命令时，Redis 会 fork 一个子进程，由子进程将内存数据写入磁盘的 RDB 文件。
- 主进程继续处理客户端请求，避免阻塞。
AOF 重写：
- 执行 bgrewriteaof 命令时，Redis 会 fork 一个子进程，将当前内存数据以最小的命令集合写入新的 AOF 文件，替换旧文件。

时间开销：
- fork 的耗时与 Redis 内存大小成正比。内存越大，fork 耗时越长（如 1GB 内存可能耗时 10ms，10GB 可能耗时 100ms）。
内存开销：
- 父子进程共享物理内存，但逻辑内存占用会翻倍（操作系统层面的页表复制）。

fork 延迟：
- 如果 Redis 内存过大（如 GB 级），fork 过程可能导致主线程短暂阻塞，影响性能。
- 解决方案：
  - 关闭 Huge Page：避免大页内存分配导致的延迟。
  - 优化内存使用：减少不必要的缓存数据，避免大 Key。
  - 异步持久化：使用 bgsave 和 bgrewriteaof 而非 save 和 rewriteaof。

逻辑内存翻倍：
- 虽然物理内存未增加，但操作系统会统计父子进程的逻辑内存总和，可能导致 used_memory 指标异常。
- 监控建议：
  - 使用 INFO memory 查看 used_memory_rss 和 used_memory 的差异。
  - 如果 used_memory_rss 远大于 used_memory，说明 fork 导致内存统计膨胀。

大 Key 写入：
- 如果父进程在 fork 后写入大 Key（如 1MB 的 Hash），会触发大量内存页复制，导致阻塞。
- 解决方案：
  - 避免存储超大的 Key。
  - 使用 SCAN 替代 KEYS 遍历数据。

关闭 Huge Page：

echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

监控 fork 耗时：
- 使用 INFO persistence 查看 aof_rewrite_time_seconds 和 rdb_last_bgsave_time_sec。
监控内存使用：
- 使用 INFO memory 检查 used_memory_rss 和 used_memory。
慢查询日志：
- 使用 SLOWLOG GET 检查是否有因 fork 导致的延迟。

场景	触发方式	子进程任务	主进程状态
RDB 快照	`bgsave` 命令	将内存数据写入 RDB 文件	继续处理客户端请求
AOF 重写	`bgrewriteaof` 命令	生成最小命令集合的 AOF 文件	继续接收写入操作
主从全量复制	主节点收到 `SYNC` 请求	生成 RDB 文件并发送给从节点	继续处理其他请求

现象：
- Redis 日志中出现 Fork took X seconds。
- 客户端请求延迟增加。
解决方法：
- 优化内存使用，减少 Redis 实例的内存占用。
- 关闭 Huge Page。
- 升级硬件（如使用 SSD 和更高性能的 CPU）。

现象：
- Redis 日志中出现 AOF rewrite failed。
解决方法：
- 检查磁盘空间是否充足。
- 确保 AOF 文件未被其他进程占用。
- 增加 aof_rewrite_incremental_fsync 配置以减少单次写入量。

项目	关键点
`fork` 作用	实现持久化、主从复制，保证主进程不阻塞
写时复制（COW）	减少内存复制开销，提高性能
潜在问题	延迟、内存占用、大 Key 风险
优化建议	关闭 Huge Page、减少内存占用、监控 `fork` 耗时
监控工具	`INFO memory`, `INFO persistence`, `SLOWLOG`, `redis-cli --bigkeys`