Valkey 8.1：内存数据存储性能全面提升，吞吐量提升 10%

Valkey 8.1 稳定版正式发布！本文深入解析了 Valkey 8.1 的各项技术革新，帮助管理员和开发者充分释放性能潜力。

Valkey 8.1 主要更新亮点

重写新一代哈希表架构

Valkey 8.1 对核心哈希表实现进行了全面重构。作为键值存储的基础架构，新版哈希表全面支持Hash、Set和Sorted Set等数据类型。通过采用现代化的设计理念，这项改进显著减少了内存分配和随机内存访问次数。初步测试结果显示：

• 内存占用降低：每个键值对（无 TTL 设置）可节省约 20 字节内存，启用 TTL 时最高可节省 30 字节。
• 吞吐量提升：在流水线模式下（禁用 I/O 线程时）相比 Valkey 8.0 版本，吞吐量提升了约 10%。

引入迭代器预加载技术

Valkey 8.1 引入了「迭代器预加载」这一创新功能。当 Valkey 节点需要向新连接的副本传输键值对时，系统会主动将相关哈希桶和元素预加载到 CPU 缓存中。实际测试表明：

• 迭代速度提升了 3.5 倍。
• KEYS等命令执行时间也大幅缩短。

此外，I/O 线程的处理能力得到扩展，并新增支持TLS 协商、复制流读写等操作。不仅提升了新连接的处理效率，还进一步优化了GET、SET等基础操作的吞吐量，同时加速了复制流量的传输速度。

复制性能显著提升

在数据复制方面，Valkey 8.1 实现了质的飞跃：

• 同步速度提升：通过消除冗余 CRC 检查，启用 TLS 时的同步速度提了升约 18%。
• 内存优化：fork 操作的写时复制内存开销降低约 47%

主动碎片整理机制也获得重要改进：

• 消除了超过 1 毫秒的延迟情况。
• 碎片整理周期压缩到 500 微秒。
• 通过提高运行频率保持低尾部延迟。
• 新增反饥饿机制，确保长时间运行命令下仍能满足 CPU 使用率目标。

增强系统可观察性

Valkey 8.1 在监控诊断能力方面进行了多项改进：

• 新增日志格式选项：支持经典格式和结构化格式（如 logfmt）。
• 提供多种时间戳样式选择：包括现代化的 ISO 8601 格式。
• 新增 COMMANDLOG 功能：可记录大型请求/响应，为端到端延迟分析提供更细致的视角。
• 内置延迟监控框架：现在不仅能报告最新延迟事件，还提供了总延迟次数和峰值数据统计，帮助用户全面掌握延迟发生频率和影响程度

其它更新细节

Valkey 8.1 还包含多项细粒度的性能优化：

• 新增 SET IFEQ 命令：实现条件更新，简化客户端逻辑，减少请求往返。
• ZRANK 命令优化：在排行榜场景下，性能提升最高达 45%。

针对特定计算场景的优化包括：

• HyperLogLog 操作：通过 x86 AVX 指令集优化，合并和计数性能提升 12 倍。
• BITCOUNT 命令：借助 AVX2 优化，性能提升超 500%。
• 浮点数解析加速：ZADD等命令的浮点数解析速度提升，但需要支持 SIMD 指令的 C++ 编译器。