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Redis為什么是單線程還這么快

2021-02-11    分類: 網(wǎng)站建設(shè)

Redis的高并發(fā)和快速原因

1.redis是基于內(nèi)存的,內(nèi)存的讀寫速度非常快;

2.redis是單線程的,省去了很多上下文切換線程的時間;

3.redis使用多路復(fù)用技術(shù),可以處理并發(fā)的連接。非阻塞IO 內(nèi)部實現(xiàn)采用epoll,采用了epoll+自己實現(xiàn)的簡單的事件框架。epoll中的讀、寫、關(guān)閉、連接都轉(zhuǎn)化成了事件,然后利用epoll的多路復(fù)用特性,絕不在io上浪費一點時間。

下面重點介紹單線程設(shè)計和IO多路復(fù)用核心設(shè)計快的原因。

為什么Redis是單線程的

1.官方答案

因為Redis是基于內(nèi)存的操作,CPU不是Redis的瓶頸,Redis的瓶頸最有可能是機器內(nèi)存的大小或者網(wǎng)絡(luò)帶寬。既然單線程容易實現(xiàn),而且CPU不會成為瓶頸,那就順理成章地采用單線程的方案了。

2.性能指標(biāo)

關(guān)于redis的性能,官方網(wǎng)站也有,普通筆記本輕松處理每秒幾十萬的請求。

3.詳細原因

1)不需要各種鎖的性能消耗

Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不全是簡單的Key-Value,還有l(wèi)ist,hash等復(fù)雜的結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)有可能會進行很細粒度的操作,比如在很長的列表后面添加一個元素,在hash當(dāng)中添加或者刪除

一個對象。這些操作可能就需要加非常多的鎖,導(dǎo)致的結(jié)果是同步開銷大大增加。

總之,在單線程的情況下,就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(xiàn)死鎖而導(dǎo)致的性能消耗。

2)單線程多進程集群方案

單線程的威力實際上非常強大,每核心效率也非常高,多線程自然是可以比單線程有更高的性能上限,但是在今天的計算環(huán)境中,即使是單機多線程的上限也往往不能滿足需要了,需要進一步摸索的是多服務(wù)器集群化的方案,這些方案中多線程的技術(shù)照樣是用不上的。

所以單線程、多進程的集群不失為一個時髦的解決方案。

3)CPU消耗

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(dǎo)致的切換而消耗 CPU。

但是如果CPU成為Redis瓶頸,或者不想讓服務(wù)器其他CUP核閑置,那怎么辦?

可以考慮多起幾個Redis進程,Redis是key-value數(shù)據(jù)庫,不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)之間沒有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪個Redis進程上就可以了。

Redis單線程的優(yōu)劣勢

1.單進程單線程優(yōu)勢

  1. 代碼更清晰,處理邏輯更簡單
  2. 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(xiàn)死鎖而導(dǎo)致的性能消耗
  3. 不存在多進程或者多線程導(dǎo)致的切換而消耗CPU

2.單進程單線程弊端

  1. 無法發(fā)揮多核CPU性能,不過可以通過在單機開多個Redis實例來完善;

IO多路復(fù)用技術(shù)

redis 采用網(wǎng)絡(luò)IO多路復(fù)用技術(shù)來保證在多連接的時候, 系統(tǒng)的高吞吐量。

多路-指的是多個socket連接,復(fù)用-指的是復(fù)用一個線程。多路復(fù)用主要有三種技術(shù):select,poll,epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路復(fù)用技術(shù)。

這里“多路”指的是多個網(wǎng)絡(luò)連接,“復(fù)用”指的是復(fù)用同一個線程。采用多路

I/O

復(fù)用技術(shù)可以讓單個線程高效的處理多個連接請求(盡量減少網(wǎng)絡(luò)IO的時間消耗),且Redis在內(nèi)存中操作數(shù)據(jù)的速度非常快(內(nèi)存內(nèi)的操作不會成為這里的性能瓶頸),主要以上兩點造就了Redis具有很高的吞吐量。

Redis為什么是單線程還這么快


Redis為什么是單線程還這么快


Redis高并發(fā)快總結(jié)

1. Redis是純內(nèi)存數(shù)據(jù)庫,一般都是簡單的存取操作,線程占用的時間很多,時間的花費主要集中在IO上,所以讀取速度快。

2. 再說一下IO,Redis使用的是非阻塞IO,IO多路復(fù)用,使用了單線程來輪詢描述符,將數(shù)據(jù)庫的開、關(guān)、讀、寫都轉(zhuǎn)換成了事件,減少了線程切換時上下文的切換和競爭。

3. Redis采用了單線程的模型,保證了每個操作的原子性,也減少了線程的上下文切換和競爭。

4. 另外,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也幫了不少忙,Redis全程使用hash結(jié)構(gòu),讀取速度快,還有一些特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對數(shù)據(jù)存儲進行了優(yōu)化,如壓縮表,對短數(shù)據(jù)進行壓縮存儲,再如,跳表,使用有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加快讀取的速度。

5. 還有一點,Redis采用自己實現(xiàn)的事件分離器,效率比較高,內(nèi)部采用非阻塞的執(zhí)行方式,吞吐能力比較大。

本文題目:Redis為什么是單線程還這么快
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