Redis爲何是單線程、及高併發快的大緣由詳解

Redis的高併發和快速緣由

1.redis是基於內存的，內存的讀寫速度很是快；

2.redis是單線程的，省去了不少上下文切換線程的時間；

3.redis使用多路複用技術，能夠處理併發的鏈接。非阻塞IO 內部實現採用epoll，採用了epoll+本身實現的簡單的事件框架。epoll中的讀、寫、關閉、鏈接都轉化成了事件，而後利用epoll的多路複用特性，毫不在io上浪費一點時間。

下面重點介紹單線程設計和IO多路複用核心設計快的緣由。

爲何Redis是單線程的

1.官方答案

由於Redis是基於內存的操做，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有多是機器內存的大小或者網絡帶寬。既然單線程容易實現，並且CPU不會成爲瓶頸，那就瓜熟蒂落地採用單線程的方案了。

2.性能指標

關於redis的性能，官方網站也有，普通筆記本輕鬆處理每秒幾十萬的請求。

3.詳細緣由

1）不須要各類鎖的性能消耗

Redis的數據結構並不全是簡單的Key-Value，還有list，hash等複雜的結構，這些結構有可能會進行很細粒度的操做，好比在很長的列表後面添加一個元素，在hash當中添加或者刪除

一個對象。這些操做可能就須要加很是多的鎖，致使的結果是同步開銷大大增長。

總之，在單線程的狀況下，就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。

2）單線程多進程集羣方案

單線程的威力實際上很是強大，每核心效率也很是高，多線程天然是能夠比單線程有更高的性能上限，可是在今天的計算環境中，即便是單機多線程的上限也每每不能知足須要了，須要進一步摸索的是多服務器集羣化的方案，這些方案中多線程的技術照樣是用不上的。

因此單線程、多進程的集羣不失爲一個時髦的解決方案。

3）CPU消耗

採用單線程，避免了沒必要要的上下文切換和競爭條件，也不存在多進程或者多線程致使的切換而消耗 CPU。

可是若是CPU成爲Redis瓶頸，或者不想讓服務器其餘CUP核閒置，那怎麼辦？

能夠考慮多起幾個Redis進程，Redis是key-value數據庫，不是關係數據庫，數據之間沒有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪一個Redis進程上就能夠了。

Redis單線程的優劣勢

1.單進程單線程優點

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

2.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；

IO多路複用技術

redis 採用網絡IO多路複用技術來保證在多鏈接的時候， 系統的高吞吐量。

多路-指的是多個socket鏈接，複用-指的是複用一個線程。多路複用主要有三種技術：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路複用技術。

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。

​

Redis高併發快總結

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。