一文解说Redis为什么读写性能高以及I/O复用干系知识点 ...

Redis为什么读写性能高呢？

Redis 的速度⾮常快，单机的 Redis 就可以⽀撑每秒十几万的并发，性能是 MySQL 的⼏⼗倍。缘故原由主要有⼏点：
①、基于内存的数据存储，Redis 将数据存储在内存当中，使得数据的读写操作避开了磁盘 I/O。而内存的访问速度远超硬盘，这是 Redis 读写速度快的根本缘故原由。
②、单线程模型，Redis 使用单线程模型来处理客户端的请求，这意味着在任何时刻只有一个命令在执行。这样就制止了线程切换和锁竞争带来的斲丧。
③、IO 多路复⽤，基于 Linux 的 select/epoll 机制。该机制允许内核中同时存在多个监听套接字和已连接套接字，内核会一直监听这些套接字上的连接请求大概数据请求，一旦有请求到达，就会交给 Redis 处理，就实现了所谓的 Redis 单个线程处理多个 IO 读写的请求。

三分恶面渣逆袭：Redis使用IO多路复用和自身事件模型
④、高效的数据结构，Redis 提供了多种高效的数据结构，如字符串（String）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）等，这些数据结构颠末了高度优化，能够支持快速的数据操作。
顺带再补充下I/O多路复用的知识

IO 多路复用是一种高效管理多个 IO 事件的技术，通过单线程监控多个文件形貌符（fd），实现高并发的 IO 操作。
常见的 I/O 多路复用机制包括 select、poll 和 epoll 等。
特性selectpollepoll文件形貌符限定受 FD_SETSIZE 限定无限定无限定时间复杂度O(n)O(n)O(1)数据复制需要需要不需要工作方式线性扫描线性扫描事件通知内核支持全部 UNIX 体系全部 UNIX 体系Linux 2.6 及以上版本实用场景少量连接中等连接大量并发连接 好比说你是一名数学老师，上课时提出了一个问题：“今天谁来证明一下勾股定律？”
同学小王举手，你就让小王答复；小李举手，你就让小李答复；小张举手，你就让小张答复。
这种模式就是 IO 多路复用，你只需要在讲台上等，谁举手谁答复，不需要一个一个去问。

有盐老师：IO 多路复用
Redis 就是使用 epoll 这样的 I/O 多路复用机制，在单线程模型下实现高效的网络 I/O，从而支持高并发的请求处理。
举例子说一下 I/O 多路复用？

假设你是一个老师，让 30 个学生解答一道题目，然后检查学生做的是否正确，你有下面几个选择：

• 第一种选择：按次序逐个检查，先检查 A，然后是 B，之后是 C、D。。。这中心假如有一个学生卡住，全班都会被耽误。这种模式就好比，你用循环挨个处理 socket，根本不具有并发能力。
  
• 第二种选择：你创建 30 个分身，每个分身检查一个学生的答案是否正确。 这种类似于为每一个用户创建一个进程大概线程处理连接。
  
• 第三种选择，你站在讲台上等，谁解答完谁举手。这时 C、D 举手，表现他们解答问题完毕，你下去依次检查 C、D 的答案，然后继续回到讲台上等。此时 E、A 又举手，然后行止理 E 和 A。
  

第一种就是阻塞 IO 模型，第三种就是 I/O 复用模型。

图片来源于网络：多路复用模型
Linux 体系有三种方式实现 IO 多路复用：select、poll 和 epoll。
比方 epoll 方式是将用户 socket 对应的 fd 注册进 epoll，然后 epoll 帮你监听哪些 socket 上有消息到达，这样就制止了大量的无用操作。此时的 socket 应该采用非阻塞模式。
这样，整个过程只在举行 select、poll、epoll 这些调用的时候才会阻塞，收发客户消息是不会阻塞的，整个进程大概线程就被充实利用起来，这就是事件驱动，所谓的 reactor 模式。
select、poll 和 epoll 的实现原理？

select 使用位图管理 fd，每次调用都需要将 fd 集合从用户态复制到内核态。最大支持 1024 个文件形貌符。
poll 使用动态数组管理 fd，突破了 select 的数量限定。
epoll 使用红黑树和链表管理 fd，每次调用只需要将 fd 集合从用户态复制到内核态一次，不需要重复复制。

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