Redis为何是单线程？为何有如此高的性能？

1、Redis为何是单线程

注意：redis 单线程指的是网络请求模块使用了一个线程，即一个线程处理全部网络请求，其余模块仍用了多个线程。

由于CPU不是Redis的瓶颈。Redis的瓶颈最有多是机器内存或者网络带宽，既然单线程容易实现，并且CPU不会成为瓶颈，那就瓜熟蒂落地采用单线程的方案了。关于redis的性能，官方网站也有，普通笔记本轻松处理每秒几十万的请求。

2、Redis为何这么快

一、彻底基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操做，很是快速。数据存在内存中，相似于HashMap，HashMap的优点就是查找和操做的时间复杂度都是O(1)；

二、数据结构简单，对数据操做也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的；

三、采用单线程，避免了没必要要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程致使的切换而消耗 CPU，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；

四、使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；

五、使用底层模型不一样，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通讯的应用协议不同，Redis直接本身构建了VM 机制 ，由于通常的系统调用系统函数的话，会浪费必定的时间去移动和请求；

3、多路I/O复用模型，非阻塞IO

下面举一个例子，模拟一个tcp服务器处理30个客户socket。 假设你是一个监考老师，让30个学生解答一道竞赛考题，而后负责验收学生答卷，你有下面几个选择：

1. 第一种选择：按顺序逐个验收，先验收A，而后是B，以后是C、D。。。这中间若是有一个学生卡住，全班都会被耽误。 这种模式就比如，你用循环挨个处理socket，根本不具备并发能力。
2. 第二种选择：你建立30个分身，每一个分身检查一个学生的答案是否正确。 这种相似于为每个用户建立一个进程或者线程处理链接。
3. 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，表示他们解答问题完毕，你下去依次检查C、D的答案，而后继续回到讲台上等。此时E、A又举手，而后去处理E和A。。。 这种就是IO复用模型，Linux下的select、poll和epoll就是干这个的。将用户socket对应的fd注册进epoll，而后epoll帮你监听哪些socket上有消息到达，这样就避免了大量的无用操做。此时的socket应该采用非阻塞模式。 这样，整个过程只在调用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，整个进程或者线程就被充分利用起来，这就是事件驱动，所谓的reactor模式。

针对上面的举例在Redis中表现为

有30个redis客户端（考生）与redis服务器的网络链接模块（监考老师）保持TCP链接，客户端会不定时的发送请求给服务器，当有一个redis客户端发起请求，会触发unix系统像epoll这样的系统调用，Redis的I/O 多路复用模块封装了底层的epoll这样的 I/O 多路复用函数，而后转发到相应的事件处理器。

文件事件处理器使用 I/O 多路复用模块同时监听多个 FD（文件描述符），当 accept、read、write 和 close 文件事件产生时，文件事件处理器就会回调 FD 绑定的事件处理器。

虽然整个文件事件处理器是在单线程上运行的，可是经过 I/O 多路复用模块的引入，实现了同时对多个 FD 读写的监控，提升了网络通讯模型的性能，同时也能够保证整个 Redis 服务实现的简单。