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  1. Redis 是基于内存的访问,内存的读写速度非常快;

  2. Redis 是单线程的模型。保证了每个操作的原子性,省去了很多上下文切换线程的时间以及竞态而产生的消耗;

  3. Redis 使用多路复用技术,可以处理并发的连接。非阻塞 IO 内部实现采用 epoll,采用了 epoll+自己实现的简单的事件轮询(event loop)框架。epoll 中的读、写、关闭、连接都转化成了事件,然后利用 epoll 的多路复用特性,绝不在 io 上浪费一点时间。

  4. 数据结构。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。

为什么 Redis 使用单线程

因为 Redis 是基于内存的操作,CPU 不是 Redis 的瓶颈,Redis 的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现,而且 CPU 不会成为瓶颈,那就顺理成章地采用单线程的方案。

详细原因

  1. 不需要各种锁的性能消耗

    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作,比如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。这些操作可能就需要加非常多的锁,导致的结果是同步开销大大增加。

    总之,在单线程的情况下,就不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗。

  2. 单线程多进程集群方案

    单线程的威力实际上非常强大,每核心效率也非常高,多线程自然是可以比单线程有更高的性能上限,但是在今天的计算环境中,即使是单机多线程的上限也往往不能满足需要了,需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。

    所以单线程、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,避免了不必要的上下文切换和竞争条件,也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU。

但是如果 CPU 成为 Redis 瓶颈,或者不想让服务器其他 CUP 核闲置,那怎么办

可以考虑多起几个 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 放在哪个 Redis 进程上就可以了。

Redis 单线程的优劣势

  1. 单进程单线程优势

    • 代码更清晰,处理逻辑更简单;
    • 不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗;
    • 不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU;
  2. 单进程单线程弊端
    无法发挥多核 CPU 性能,不过可以通过在单机开多个 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连接的时候,系统的高吞吐量。

这里“多路”指的是多个网络连接,“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求(尽量减少网络 IO 的时间消耗),且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快(内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈),主要以上两点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。

参考链接