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标题: Redis毕竟为什么这么快？ [打印本页]

作者: 西河刘卡车医 时间: 2024-11-25 10:27
标题: Redis毕竟为什么这么快？
Redis为什么这么快？

完全基于内存，数据存在内存中，绝大部分请求是纯粹的内存操纵，非常快速，跟传统的磁盘文件数据存储相比，避免了通过磁盘IO读取到内存这部分的开销。
数据布局简单，对数据操纵也简单。【Redis中的数据布局】是专门进行设计的，每种数据布局都有一种或多种数据布局来支持。Redis正是依赖这些灵活的数据布局，来提拔读取和写入的性能。
采用单线程，省去了很多上下文切换的时间以及CPU消耗，不存在竞争条件，不消去考虑各种锁的题目，不存在加锁释放锁操纵，也不会出现死锁而导致的性能消耗。
Redis直接本身构建了VM 机制，避免调用系统函数的时候，浪费时间去移动和请求
Redis 采用了 I/O 多路复用机制处置惩罚大量的客户端 Socket 请求，【IO 多路复用机制】是指一个线程处置惩罚多个 IO 流，就是我们经常听到的 select/epoll 机制。简单来说，在 Redis 只运行单线程的情况下，该机制答应内核中，同时存在多个监听 Socket 和已连接 Socket。内核会一直监听这些 Socket 上的连接请求或数据请求。一旦有请求到达，就会交给 Redis 线程处置惩罚，这就实现了一个 Redis 线程处置惩罚多个 IO 流的效果。

Redis 基于 Reactor 模式开发了本身的网络变乱处置惩罚器，这个处置惩罚器被称为文件变乱处置惩罚器 file event handler。由于这个文件变乱处置惩罚器是单线程的，所以Redis才叫做单线程的模子，但是它采用IO多路复用机制同时监听多个Socket，并根据Socket上的变乱来选择对应的变乱处置惩罚器进行处置惩罚。文件变乱处置惩罚器的布局包含4个部分，线程模子如下图：

多个 Socket 可能会产生差别的操纵，每个操纵对应差别的文件变乱，但是IO多路复用程序会监听多个Socket，将Socket产生的变乱放入队列中列队，变乱分派器每次从队列中取出一个变乱，把该变乱交给对应的变乱处置惩罚器进行处置惩罚。
Redis客户端对服务端的每次调用都经历了发送死令，执行下令，返回效果三个过程。其中执行下令阶段，由于Redis是单线程来处置惩罚下令的，所有每一条到达服务端的下令不会立即执行，所有的下令都会进入一个队列中，然后逐个被执行。而且多个客户端发送的下令的执行顺序是不确定的。但是可以确定的是不会有两条下令被同时执行，不会产生并发题目，这就是Redis的单线程基本模子。
多路I/O复用模子是使用 select、poll、epoll 可以同时监察多个流的 I/O 变乱的能力，在空闲的时候，会把当前线程阻塞掉，当有一个或多个流有 I/O 变乱时，就从阻塞态中唤醒，然后程序就会轮询一遍所有的流（epoll 是只轮询那些真正发出了变乱的流），而且依次顺序的处置惩罚就绪的流，这种做法就避免了大量的无用操纵。
这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处置惩罚多个客户端的网络IO连接请求（尽量减少网络 IO 的时间消耗）
为什么Redis是单线程？

这里我们强调的单线程，指的是网络请求模块使用一个线程来处置惩罚，即一个线程处置惩罚所有网络请求，其他模块仍用了多个线程。
那为什么使用单线程呢？官方答案是：因为CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。
但是，我们使用单线程的方式是无法发挥多核CPU 性能，不过我们可以通过在单机开多个Redis 实例来解决这个题目
Redis6.0 的多线程

1、Redis6.0 之前为什么一直不使用多线程？
Redis使用单线程的可维护性高。多线程模子虽然在某些方面表现优秀，但是它却引入了程序执行顺序的不确定性，带来了并发读写的一系列题目，增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、乃至加锁解锁、死锁造成的性能消耗。
2、Redis6.0 为什么要引入多线程呢？
因为Redis的瓶颈不在内存，而是在网络I/O模块带来CPU的耗时，所以Redis6.0的多线程是用来处置惩罚网络I/O这部分，充分使用CPU资源，减少网络I/O阻塞带来的性能消耗。
多线程模式下，是否存在线程并发安全题目？

如图，一次redis请求，要建立连接，然后获取操纵的下令，然后执行下令，最后将响应的效果写到socket上。

在redis的多线程模式下，获取、解析下令，以及输出效果着两个过程，可以配置成多线程执行的，因为它毕竟是我们定位到的主要耗时点，但是下令的执行，也就是内存操纵，依然是单线程运行的。所以，Redis 的多线程部分只是用来处置惩罚网络数据的读写和协议解析，执行下令仍旧是单线程顺序执行，也就不存在并发安全题目。
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