Redis IO多路复用技术

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Redis采用的是基于内存的采用的是单进程单线程模型的KV数据库，由C语言编写。官方提供的数据是能够达到100000+的qps。这个数据不比采用单进程多线程的一样基于内存的KV数据库Memcached差。

Redis快的主要缘由是：

1. 彻底基于内存
2. 数据结构简单，对数据操做也简单
3. 使用多路 I/O 复用模型

第1、二点不细讲，主要围绕第三点采用多路 I/O 复用技术来展开。

多路 I/O 复用模型是利用select、poll、epoll能够同时监察多个流的 I/O 事件的能力，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事件时，就从阻塞态中唤醒，因而程序就会轮询一遍全部的流（epoll是只轮询那些真正发出了事件的流），而且只依次顺序的处理就绪的流，这种作法就避免了大量的无用操做。这里“多路”指的是多个网络链接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可让单个线程高效的处理多个链接请求（尽可能减小网络IO的时间消耗），且Redis在内存中操做数据的速度很是快（内存内的操做不会成为这里的性能瓶颈），主要以上两点造就了Redis具备很高的吞吐量。

和Memcached不一样，Redis并无直接使用Libevent，而是本身完成了一个很是轻量级的对select、epoll、evport、kqueue这些通用的接口的实现。在不一样的系统调用选用适合的接口，linux下默认是epoll。由于Libevent比较重更通用代码量也就很庞大，拥有不少Redis用不上的功能，Redis为了追求“轻巧”而且去除依赖，就选择本身去封装了一套。

单进程单线程好处

1. 代码更清晰，处理逻辑更简单
2. 不用去考虑各类锁的问题，不存在加锁释放锁操做，没有由于可能出现死锁而致使的性能消耗
3. 不存在多进程或者多线程致使的切换而消耗CPU

单进程单线程弊端

1. 没法发挥多核CPU性能，不过能够经过在单机开多个Redis实例来完善；

其余一些优秀的开源软件采用的模型

• 多进程单线程模型：Nginx
• 单进程多线程模型：Memcached

 

 

☁   Redis为何会快？

✎  彻底基于内存

      Redis是纯内存数据库，相对于读写磁盘，读写内存的速度就不是几倍几十倍了，通常，hash查找能够达到每秒百万次的数量级。

✎  多路复用IO

      “多路”指的是多个网络链接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可让单个线程高效的处理多个链接请求（尽可能减小网络IO的时间消耗）。能够直接理解为：单线程的原子操做，避免上下文切换的时间和性能消耗；加上对内存中数据的处理速度，很天然的提升redis的吞吐量

Redis的高并发和快速缘由不少，总结一下几点：

        1. Redis是纯内存数据库，通常都是简单的存取操做，线程占用的时间不少，时间的花费主要集中在IO上，因此读取速度快。

        2. 再说一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路复用，使用了单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减小了线程切换时上下文的切换和竞争。

        3. Redis采用了单线程的模型，保证了每一个操做的原子性，也减小了线程的上下文切换和竞争。

        4. 另外，数据结构也帮了很多忙，Redis全程使用hash结构，读取速度快，还有一些特殊的数据结构，对数据存储进行了优化，如压缩表，对短数据进行压缩存储，再如，跳表，使用有序的数据结构加快读取的速度。

        5. 还有一点，Redis采用本身实现的事件分离器，效率比较高，内部采用非阻塞的执行方式，吞吐能力比较大。

     最后，附两张图，让你们更加深入的理解Redis的架构和内存模型：