Redis到底快在哪裏

Redis是一種基於鍵值對(Key-Value)的NoSQL數據庫，Redis的Value能夠由String，hash，list，set，zset，Bitmaps，HyperLogLog等多種數據結構和算法組成。Redis還提供了鍵過時，發佈訂閱，事務，Lua腳本，哨兵，Cluster等功能。Redis執行命令的速度很是快，根據官方給的性能能夠達到10w+qps。那麼本文主要介紹到底Redis快在哪裏，主要有如下幾點：

一.開發語言

如今咱們都用高級語言來編程，好比Java、python等。也許你會以爲C語言很古老，可是它真的頗有用，畢竟unix系統就是用C實現的，因此C語言是很是貼近操做系統的語言。Redis就是用C語言開發的，因此執行會比較快。

二.純內存訪問

Redis將全部數據放在內存中，非數據同步正常工做中，是不須要從磁盤讀取數據的，0次IO。內存響應時間大約爲100納秒，這是Redis速度快的重要基礎。先看看CPU的速度：

拿個人電腦來講，主頻是3.1G，也就是說每秒能夠執行3.1*10^9個指令。因此說CPU看世界是很是很是慢的，內存比它慢百倍，磁盤比他慢百萬倍，你說快不快？

  借了一張《深刻理解計算機系統》的圖，展現了一個典型的存儲器層次結構，在L0層，CPU能夠在一個時鐘週期訪問到，基於SRAM的高速緩存春續期，能夠在幾個CPU時鐘週期訪問到，而後是基於DRAM的主存，能夠在幾十到幾百個時鐘週期訪問到他們。      

三.單線程

第一，單線程簡化算法的實現，併發的數據結構實現不但困難且測試也麻煩。第二，單線程避免了線程切換以及加鎖釋放鎖帶來的消耗，對於服務端開發來講，鎖和線程切換一般是性能殺手。固然了，單線程也會有它的缺點，也是Redis的噩夢：阻塞。若是執行一個命令過長，那麼會形成其餘命令的阻塞，對於Redis是十分致命的，因此Redis是面向快速執行場景的數據庫。

  除了Redis以外，Node.js也是單線程，Nginx也是單線程，但他們都是服務器高性能的典範。     四.非阻塞多路I/O複用機制

在這以前先要說一下傳統的阻塞I/O是如何工做的：當使用read或者write對某一文件描述符（File Descriptor FD）進行讀寫的時候，若是數據沒有收到，那麼該線程會被掛起，直到收到數據。阻塞模型雖然易於理解，可是在須要處理多個客戶端任務的時候，不會使用阻塞模型。

I/O多路複用其實是指多個鏈接的管理能夠在同一進程。多路是指網絡鏈接，複用只是同一個線程。在網絡服務中，I/O多路複用起的做用是一次性把多個鏈接的事件通知業務代碼處理，處理的方式由業務代碼來決定。在I/O多路複用模型中，最重要的函數調用就是I/O 多路複用函數，該方法能同時監控多個文件描述符（fd）的讀寫狀況，當其中的某些fd可讀/寫時，該方法就會返回可讀/寫的fd個數。

     Redis使用epoll做爲I/O多路複用技術的實現，再加上Redis自身的事件處理模型將epoll的read、write、close等都轉換成事件，不在網絡I/O上浪費過多的時間。實現對多個FD讀寫的監控，提升性能。    

舉個形象的例子吧。好比一個tcp服務器處理20個客戶端socket。A方案：順序處理，若是第一個socket由於網卡讀數據處理慢了，一阻塞後面都玩蛋去。B方案：每一個socket請求都建立一個分身子進程來處理，不說每一個進程消耗大量系統資源，光是進程切換就夠操做系統累的了。C方案（I/O複用模型，epoll）：將用戶socket對應的fd註冊進epoll（實際上服務器和操做系統之間傳遞的不是socket的fd而是fd_set的數據結構），而後epoll只告訴哪些須要讀/寫的socket，只須要處理那些活躍的、有變化的socket fd的就行了。這樣，整個過程只在調用epoll的時候纔會阻塞，收發客戶消息是不會阻塞的。

note:想要擡頭，先學會低頭；