為什麽單線程的Redis這麽快？
阿新 • • 發佈：2019-03-04
linu 留言 不必要 set 繼續 tcp服務器 大量 nbsp 構建
一. Redis簡介
Redis是一個開源的內存中的數據結構存儲系統，它可以用作數據庫、緩存和消息中間件。 它支持多種類型的數據結構，如 字符串（strings）， 散列（hashes）， 列表（lists）， 集合（sets）， 有序集合（sorted sets）等。
二. Redis為什麽這麽快
- 完全基於內存，絕大部分請求是純粹的內存操作。
- 數據結構簡單，對數據操作也簡單，Redis中的數據結構是專門進行設計的。
- 采用單線程，避免了不必要的上下文切換和競爭條件，也不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗 CPU，不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能消耗。
- 使用多路I/O復用模型，非阻塞IO。
- 使用底層模型不同，它們之間底層實現方式以及與客戶端之間通信的應用協議不一樣，Redis直接自己構建了VM 機制 ，因為一般的系統調用系統函數的話，會浪費一定的時間去移動和請求。
三. 多路I/O復用模型
多路I/O復用模型是利用 select、poll、epoll 可以同時監察多個流的 I/O 事件的能力，在空閑的時候，會把當前線程阻塞掉，當有一個或多個流有 I/O 事件時，就從阻塞態中喚醒，於是程序就會輪詢一遍所有的流（epoll 是只輪詢那些真正發出了事件的流），並且只依次順序的處理就緒的流，這種做法就避免了大量的無用操作。
這裏“多路”指的是多個網絡連接，“復用”指的是復用同一個線程。采用多路 I/O 復用技術可以讓單個線程高效的處理多個連接請求（盡量減少網絡 IO 的時間消耗），且 Redis 在內存中操作數據的速度非常快，也就是說內存內的操作不會成為影響Redis性能的瓶頸，主要由以上幾點造就了 Redis 具有很高的吞吐量。
下面舉一個例子，模擬一個tcp服務器處理30個客戶socket。假設你是一個老師，讓30個學生解答一道題目，然後檢查學生做的是否正確，你有下面幾個選擇：
- 第一種選擇：按順序逐個檢查，先檢查A，然後是B，之後是C、D。。。這中間如果有一個學生卡主，全班都會被耽誤。這種模式就好比，你用循環挨個處理socket，根本不具有並發能力。
- 第二種選擇：你創建30個分身，每個分身檢查一個學生的答案是否正確。 這種類似於為每一個用戶創建一個進程或者線程處理連接。
- 第三種選擇，你站在講臺上等，誰解答完誰舉手。這時C、D舉手，表示他們解答問題完畢，你下去依次檢查C、D的答案，然後繼續回到講臺上等。此時E、A又舉手，然後去處理E和A。。。 這種就是IO復用模型，Linux下的select、poll和epoll就是幹這個的。將用戶socket對應的fd註冊進epoll，然後epoll幫你監聽哪些socket上有消息到達，這樣就避免了大量的無用操作。此時的socket應該采用非阻塞模式。這樣，整個過程只在調用select、poll、epoll這些調用的時候才會阻塞，收發客戶消息是不會阻塞的，整個進程或者線程就被充分利用起來，這就是事件驅動，所謂的reactor模式。
四. 單進程單線程好處
- 代碼更清晰，處理邏輯更簡單
- 不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能消耗
- 不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗CPU
多路I/O復用模型例子參考：https://www.zhihu.com/question/28594409/answer/52835876
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為什麽單線程的Redis這麽快？