Redis为何是单线程还这么快?

时间 2020-11-20 标签 web 面试 redis 数据库服务器网络数据结构多线程架构并发

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Redis的高并发和快速缘由

1.redis是基于内存的，内存的读写速度很是快；面试

2.redis是单线程的，省去了不少上下文切换线程的时间；redis

3.redis使用多路复用技术，能够处理并发的链接。非阻塞IO 内部实现采用epoll，采用了epoll+本身实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、链接都转化成了事件，而后利用epoll的多路复用特性，毫不在io上浪费一点时间。数据库

下面重点介绍单线程设计和IO多路复用核心设计快的缘由。
为何Redis是单线程的服务器

1.官方答案网络

由于Redis是基于内存的操做，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有多是机器内存的大小或者网络带宽。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。数据结构

2.性能指标多线程

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。架构

3.详细缘由并发

1）不须要各类锁的性能消耗

Redis的数据结构并不全是简单的Key-Value，还有list，hash等复杂的结构，这些结构有可能会进行很细粒度的操做，好比在很长的列表后面添加一个元素，在hash当中添加或者删除

一个对象。这些操做可能就须要加很是多的锁，致使的结果是同步开销大大增长。

总之，在单线程的状况下，就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。

2）单线程多进程集群方案

单线程的威力实际上很是强大，每核心效率也很是高，多线程天然是能够比单线程有更高的性能上限，可是在今天的计算环境中，即便是单机多线程的上限也每每不能知足须要了，须要进一步摸索的是多服务器集群化的方案，这些方案中多线程的技术照样是用不上的。

因此单线程、多进程的集群不失为一个时髦的解决方案。

3）CPU消耗

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。

可是若是CPU成为Redis瓶颈，或者不想让服务器其余CUP核闲置，那怎么办？

能够考虑多起几个Redis进程，Redis是key-value数据库，不是关系数据库，数据之间没有约束。只要客户端分清哪些key放在哪一个Redis进程上就能够了。

1.单进程单线程优点

代码更清晰，处理逻辑更简单
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
不存在多进程或者多线程致使的切换而消耗CPU

2.单进程单线程弊端

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；
IO多路复用技术

redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多链接的时候，系统的高吞吐量。

多路-指的是多个socket链接，复用-指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路复用技术。

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。

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。
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。
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。
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。
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。

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