Redis處理高并發(fā)機制原理及實例解析

1.Redis是基于內(nèi)存的，內(nèi)存的讀寫速度非?？?；

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(xì)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(jìn)行很細(xì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)程上就可以了。

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(jìn)行了優(yōu)化，如壓縮表，對短數(shù)據(jù)進(jìn)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。

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