Redis IO多路複用技術

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Redis採用的是基於內存的採用的是單進程單線程模型的KV數據庫，由C語言編寫。官方提供的數據是能夠達到100000+的qps。這個數據不比採用單進程多線程的一樣基於內存的KV數據庫Memcached差。

Redis快的主要緣由是：

1. 徹底基於內存
2. 數據結構簡單，對數據操做也簡單
3. 使用多路 I/O 複用模型

第1、二點不細講，主要圍繞第三點採用多路 I/O 複用技術來展開。

多路 I/O 複用模型是利用select、poll、epoll能夠同時監察多個流的 I/O 事件的能力，在空閒的時候，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，因而程序就會輪詢一遍全部的流（epoll是隻輪詢那些真正發出了事件的流），而且只依次順序的處理就緒的流，這種作法就避免了大量的無用操做。這裏「多路」指的是多個網絡鏈接，「複用」指的是複用同一個線程。採用多路 I/O 複用技術可讓單個線程高效的處理多個鏈接請求（儘可能減小網絡IO的時間消耗），且Redis在內存中操做數據的速度很是快（內存內的操做不會成爲這裏的性能瓶頸），主要以上兩點造就了Redis具備很高的吞吐量。

和Memcached不一樣，Redis並無直接使用Libevent，而是本身完成了一個很是輕量級的對select、epoll、evport、kqueue這些通用的接口的實現。在不一樣的系統調用選用適合的接口，linux下默認是epoll。由於Libevent比較重更通用代碼量也就很龐大，擁有不少Redis用不上的功能，Redis爲了追求「輕巧」而且去除依賴，就選擇本身去封裝了一套。

單進程單線程好處

1. 代碼更清晰，處理邏輯更簡單
2. 不用去考慮各類鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操做，沒有由於可能出現死鎖而致使的性能消耗
3. 不存在多進程或者多線程致使的切換而消耗CPU

單進程單線程弊端

1. 沒法發揮多核CPU性能，不過能夠經過在單機開多個Redis實例來完善；

其餘一些優秀的開源軟件採用的模型

• 多進程單線程模型：Nginx
• 單進程多線程模型：Memcached

 

 

☁   Redis爲何會快？

✎  徹底基於內存

      Redis是純內存數據庫，相對於讀寫磁盤，讀寫內存的速度就不是幾倍幾十倍了，通常，hash查找能夠達到每秒百萬次的數量級。

✎  多路複用IO

      「多路」指的是多個網絡鏈接，「複用」指的是複用同一個線程。採用多路 I/O 複用技術可讓單個線程高效的處理多個鏈接請求（儘可能減小網絡IO的時間消耗）。能夠直接理解爲：單線程的原子操做，避免上下文切換的時間和性能消耗；加上對內存中數據的處理速度，很天然的提升redis的吞吐量

Redis的高併發和快速緣由不少，總結一下幾點：

        1. Redis是純內存數據庫，通常都是簡單的存取操做，線程佔用的時間不少，時間的花費主要集中在IO上，因此讀取速度快。

        2. 再說一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路複用，使用了單線程來輪詢描述符，將數據庫的開、關、讀、寫都轉換成了事件，減小了線程切換時上下文的切換和競爭。

        3. Redis採用了單線程的模型，保證了每一個操做的原子性，也減小了線程的上下文切換和競爭。

        4. 另外，數據結構也幫了很多忙，Redis全程使用hash結構，讀取速度快，還有一些特殊的數據結構，對數據存儲進行了優化，如壓縮表，對短數據進行壓縮存儲，再如，跳錶，使用有序的數據結構加快讀取的速度。

        5. 還有一點，Redis採用本身實現的事件分離器，效率比較高，內部採用非阻塞的執行方式，吞吐能力比較大。

     最後，附兩張圖，讓你們更加深入的理解Redis的架構和內存模型：