Redis为什么使用单进程单线程方式也这么快

Redis采用的是基于内存的采用的是单进程单线程模型的KV数据库,由C语言编写。官方提供的数据是可以达到100000+的qps。这个数据不比采用单进程多线程的同样基于内存的KV数据库Memcached差。

Redis快的主要原因是:

  1. 完全基于内存
  2. 数据结构简单,对数据操作也简单
  3. 使用多路 I/O 复用模型

第一、二点不细讲,主要围绕第三点采用多路 I/O 复用技术来展开。

多路 I/O 复用模型是利用select、poll、epoll可以同时监察多个流的 I/O 事件的能力,在空闲的时候,会把当前线程阻塞掉,当有一个或多个流有I/O事件时,就从阻塞态中唤醒,于是程序就会轮询一遍所有的流(epoll是只轮询那些真正发出了事件的流),并且只依次顺序的处理就绪的流,这种做法就避免了大量的无用操作。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。

多路 I/O 复用模型

和Memcached不同,Redis并没有直接使用Libevent,而是自己完成了一个非常轻量级的对select、epoll、evport、kqueue这些通用的接口的实现。在不同的系统调用选用适合的接口,linux下默认是epoll。因为Libevent比较重更通用代码量也就很庞大,拥有很多Redis用不上的功能,Redis为了追求“轻巧”并且去除依赖,就选择自己去封装了一套。

单进程单线程好处

  1. 代码更清晰,处理逻辑更简单
  2. 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
  3. 不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU

单进程单线程弊端

  1. 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;

其他一些优秀的开源软件采用的模型

  • 多进程单线程模型:Nginx

  • 单进程多线程模型:Memcached

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