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Redis是一款高性能的開源NoSQL數(shù)據(jù)庫，常用于緩存、消息隊(duì)列和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等應(yīng)用場(chǎng)景。在ARM架構(gòu)的終端設(shè)備上，Redis的性能和穩(wěn)定性也備受關(guān)注。本文將從ARM平臺(tái)上的Redis優(yōu)化適配出發(fā)，介紹如何通過一些策略和技巧來提升Redis的效能。
一、ARM平臺(tái)上的Redis優(yōu)化適配
ARM架構(gòu)是一種適合移動(dòng)設(shè)備和嵌入式設(shè)備的處理器架構(gòu)，其指令集長度較短，執(zhí)行速度較快，節(jié)能、安全等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。然而，ARM架構(gòu)和x86架構(gòu)相比，在一些細(xì)節(jié)和性能上存在差異，如缺少乘法指令等。因此，在ARM架構(gòu)上使用Redis需要做一些優(yōu)化適配工作。
1. 編譯參數(shù)優(yōu)化
編譯參數(shù)優(yōu)化是一種常見的提升Redis性能的方法。在使用GCC編譯器時(shí)，可以通過添加一些編譯參數(shù)來優(yōu)化生成的代碼，以達(dá)到提升Redis性能的目的。具體可以采用以下編譯參數(shù)：
make CFLAGS="-O3 -march=native -mtune=native"
其中，-O3參數(shù)表示開啟最高級(jí)別的編譯優(yōu)化；-march=native參數(shù)表示使用當(dāng)前平臺(tái)的最優(yōu)指令集；-mtune=native參數(shù)表示使用當(dāng)前平臺(tái)的最優(yōu)的調(diào)度算法。這些參數(shù)使得生成的Redis二進(jìn)制代碼可以在ARM架構(gòu)上發(fā)揮出最佳的性能。
2. 內(nèi)存對(duì)齊
內(nèi)存對(duì)齊是在ARM架構(gòu)上提高性能的一種常用手段。ARM處理器訪問內(nèi)存時(shí)需要將數(shù)據(jù)對(duì)齊到特定的地址，否則將會(huì)出現(xiàn)額外的訪問開銷，影響程序執(zhí)行效率。因此，在ARM架構(gòu)上開發(fā)Redis時(shí)，需要保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變量在內(nèi)存中的位置是按照4字節(jié)對(duì)齊的。比如，可以采用如下的方式進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊：
typedef struct foo {
int a;
char b;
int c;
} __attribute__((aligned(4))) Foo;
這里使用GCC的內(nèi)置__attribute__來設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Foo的對(duì)齊方式為4字節(jié)對(duì)齊。
3. 使用字節(jié)對(duì)齊函數(shù)
字節(jié)對(duì)齊函數(shù)是在ARM架構(gòu)上提高性能的另一種常用手段。這些函數(shù)用于高效地處理內(nèi)存操作，可以避免ARM處理器訪問非對(duì)齊內(nèi)存時(shí)的額外開銷，提高程序的執(zhí)行效率。在Redis的代碼中，可以使用__aeabi_memcpy4等字節(jié)對(duì)齊函數(shù)來替代標(biāo)準(zhǔn)的memcpy函數(shù)等。
4. 使用SSE指令
SSE指令是一種在x86架構(gòu)上常用的指令集擴(kuò)展，用于高效地執(zhí)行大量的向量計(jì)算和內(nèi)存操作。雖然在ARM架構(gòu)上不存在SSE指令集，但是可以通過SIMD技術(shù)（Single Instruction Multiple Data）來實(shí)現(xiàn)類似的效果。在Redis代碼中，可以使用Neon指令集等SIMD指令來替代SSE指令。
二、舉例代碼
以下是一段使用ARM平臺(tái)上的Redis優(yōu)化適配策略的C語言代碼示例，其中包含了編譯參數(shù)優(yōu)化、內(nèi)存對(duì)齊、字節(jié)對(duì)齊函數(shù)和SIMD指令等優(yōu)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;
}
這段代碼中，首先定義了一個(gè)使用64字節(jié)對(duì)齊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)cache_line_t。使用GCC的__attribute__來設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)齊方式為64字節(jié)對(duì)齊。然后定義了兩個(gè)與內(nèi)存操作相關(guān)的函數(shù)my_memset和my_memcpy。這兩個(gè)函數(shù)采用了手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的字節(jié)對(duì)齊和SIMD優(yōu)化方式。在主函數(shù)中，首先通過malloc函數(shù)分配了一段內(nèi)存，并初始化了一些cache_line_t結(jié)構(gòu)體。然后調(diào)用my_memcpy函數(shù)復(fù)制了一段cache_line_t結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存。這里加入了如下的編譯參數(shù)：CFLAGS=”-O3 -march=armv8.1-a -mtune=armv8.1-a+crypto”。
三、總結(jié)
本文從ARM平臺(tái)上的Redis優(yōu)化適配出發(fā)，介紹了一些Redis性能優(yōu)化的技巧和策略。這些優(yōu)化方法可以在ARM架構(gòu)上提升Redis的效能和穩(wěn)定性，為應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)提供支持。
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文章名稱：Redis在ARM上的優(yōu)化適配（redis 適配arm）
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