为什么单线程的Redis能这么快?

2023-10-29

1 为什么是单线程

  1. 总结 Redis 的普通 KV 存储瓶颈不在 CPU,而往往可能受到内存和网络 I/O 的制约。
  2. Redis 中有多种类型的数据操作,甚至包括一些事务处理,如果采用多线程,则会被多线程产生的切换问题而困扰,也可能因为加锁导致系统架构变的异常复杂造成性能损耗。

 我们来看看Redis文档里怎么说        总结来说就是对于 redis 来说单线程的设计能够保证性能,多线程在设计和实现上会带来更    多的复杂度。但是使用单线程的方式确实无法很好发挥多核 CPU 的性能,可以通过在单机            开多个 Redis 实例来完善!

2 有多线程的考量吗

        Redis4.0 版本对于一些大键值对的删除操作,引入多线程来非阻塞地释放内存空间,能减少  对 Redis 主线程阻塞的时间,提高执行的效率。

Redis6.0 引入多线程来提高网络 IO 读写性能。

这里要注意的是 Redis 的多线程只是在网络数据的读写这类耗时操作上使用了, 执行命令仍 然是单线程顺序执行。Redis6 中默认是禁用多线程的,可以通过修改 redis 的配置文件中 io-  threads-do-reads=true 来开启。除此之外还需要设置现场的数量才能正真开启多线程,配置参数为 io-threads 3 表示开启三个线程。

单线程 Redis 为什么那么快?

通常来说,单线程的处理能力要比多线程差很多,但是 Redis 却能使用单线程模型达到每秒数十万级别的处理能力,这是为什么呢?其实,这是 Redis 多方面设计选择的一个综合结果。一方面,Redis 的大部分操作在内存上完成,再加上它采用了高效的数据结构,例如哈希表和跳表,这是它实现高性能的一个重要原因。另一方面,就是 Redis 采用了多路复用机制,使其在网络 IO 操作中能并发处理大量的客户端请求,实现高吞吐率。接下来,我们就重点学习下多路复用机制。首先,我们要弄明白网络操作的基本 IO 模型和潜在的阻塞点。毕竟,Redis 采用单线程进行 IO,如果线程被阻塞了,就无法进行多路复用了。

以 Get 请求为例, 为了处理一个 Get 请求,需要监听客户端请求(bind/listen),和客户端建立连接(accept),从 socket 中读取请求(recv),解析客户端发送请求(parse),根据请求类型读取键值数据(get),最后给客户端返回结果,即向 socket 中写回数据(send)。下图显示了这一过程,其中,bind/listen、accept、recv、parse 和 send 属于网络 IO 处理,而 get 属于键值数据操作。既然 Redis 是单线程,那么,最基本的一种实现是在一个线程中依次执行上面说的这些操作。

但是,在这里的网络 IO 操作中,有潜在的阻塞点,分别是 accept() 和 recv()。当 Redis 监听到一个客户端有连接请求,但一直未能成功建立起连接时,会阻塞在 accept() 函数这里,导致其他客户端无法和 Redis 建立连接。类似的,当 Redis 通过 recv() 从一个客户端读取数据时,如果数据一直没有到达,Redis 也会一直阻塞在 recv()。这就导致 Redis 整个线程阻塞,无法处理其他客户端请求,效率很低。不过,幸运的是,socket 网络模型本身支持非阻塞模式。

非阻塞模式

Socket 网络模型的非阻塞模式设置,主要体现在三个关键的函数调用上,如果想要使用 socket 非阻塞模式,就必须要了解这三个函数的调用返回类型和设置模式。在 socket 模型中,不同操作调用后会返回不同的套接字类型。socket() 方法会返回主动套接字,然后调用 listen() 方法,将主动套接字转化为监听套接字,此时,可以监听来自客户端的连接请求。最后,调用 accept() 方法接收到达的客户端连接,并返回已连接套接字。

针对监听套接字,我们可以设置非阻塞模式:当 Redis 调用 accept() 但一直未有连接请求到达时,Redis 线程可以返回处理其他操作,而不用一直等待。但是,你要注意的是,调用 accept() 时,已经存在监听套接字了。虽然 Redis 线程可以不用继续等待,但是总得有机制继续在监听套接字上等待后续连接请求,并在有请求时通知 Redis。类似的,我们也可以针对已连接套接字设置非阻塞模式:Redis 调用 recv() 后,如果已连接套接字上一直没有数据到达,Redis 线程同样可以返回处理其他操作。我们也需要有机制继续监听该已连接套接字,并在有数据达到时通知 Redis。这样才能保证 Redis 线程,既不会像基本 IO 模型中一直在阻塞点等待,也不会导致 Redis 无法处理实际到达的连接请求或数据。到此,Linux 中的 IO 多路复用机制就要登场了。

基于多路复用的高性能 I/O 模型

Linux 中的 IO 多路复用机制是指一个线程处理多个 IO 流,就是我们经常听到的 select/epoll 机制。简单来说,在 Redis 只运行单线程的情况下,该机制允许内核中,同时存在多个监听套接字和已连接套接字。内核会一直监听这些套接字上的连接请求或数据请求。一旦有请求到达,就会交给 Redis 线程处理,这就实现了一个 Redis 线程处理多个 IO 流的效果。

为了在请求到达时能通知到 Redis 线程,select/epoll 提供了基于事件的回调机制,即针对不同事件的发生,调用相应的处理函数。那么,回调机制是怎么工作的呢?其实,select/epoll 一旦监测到 FD 上有请求到达时,就会触发相应的事件。这些事件会被放进一个事件队列,Redis 单线程对该事件队列不断进行处理。这样一来,Redis 无需一直轮询是否有请求实际发生,这就可以避免造成 CPU 资源浪费。同时,Redis 在对事件队列中的事件进行处理时,会调用相应的处理函数,这就实现了基于事件的回调。因为 Redis 一直在对事件队列进行处理,所以能及时响应客户端请求,提升 Redis 的响应性能。为了方便你理解,我再以连接请求和读数据请求为例,具体解释一下。这两个请求分别对应 Accept 事件和 Read 事件,Redis 分别对这两个事件注册 accept 和 get 回调函数。当 Linux 内核监听到有连接请求或读数据请求时,就会触发 Accept 事件和 Read 事件,此时,内核就会回调 Redis 相应的 accept 和 get 函数进行处理。

总结如下:

问:redis是单线程的,为什么效率还那么高?

答:

1.纯内存访问
数据存放在内存中,内存的响应时间大概是100纳秒,这是redis每秒万亿级别访问的重要基础

2.非阻塞I/O多路复用机制
redis采用epoll实现的I/O多路复用,加上redis自身的事件处理模型,将epoll中的连接、读写、关闭转换为了事件,
避免了在I/O上浪费时间

3.单线程避免了线程的切换和竞争产生的消耗

本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

为什么单线程的Redis能这么快? 的相关文章

随机推荐

  • 第十一届蓝桥杯 b组

    答案 3880 代码 package 第十一届蓝桥杯 public class Main01 public static void main String args int t 10000 int time 0 boolean b true
  • [深入浅出Cocoa]iOS网络编程之Socket

    深入浅出Cocoa iOS网络编程之Socket 罗朝辉 http blog csdn net kesalin CC 许可 转载请注明出处 更多 Cocoa 开发文章 敬请访问 深入浅出Cocoa CSDN专栏 http blog csdn
  • 表单+初部认识css

    表单
  • python找零钱程序-Python实现的一个找零钱的小程序代码分享

    Python写的一个按面值找零钱的程序 按照我们正常的思维逻辑从大面值到小面值的找零方法 人民币面值有100元 50元 20元 10元 5元 1元 5角 1角 而程序也相应的设置了这些面值 只需要调用函数时传入您想要找零的金额 程序会自动算
  • 本地项目HTTP,加载静态资源却是HTTPS的问题【已解决】

    本地项目HTTP 加载静态资源却是HTTPS的问题 已解决 参考文章 1 本地项目HTTP 加载静态资源却是HTTPS的问题 已解决 2 https www cnblogs com a record p 9067060 html 备忘一下
  • linux桌面卡死解决办法

    切换回命令行 ctl alt f1 重启桌面 sudo service lightdm restart 切换回桌面 ctl alt f
  • Excel 2016图表标题不能输入中文,图表一直闪动

    问题 最近使用excel2016 发现插入图表后 图表一直闪 无法更改标题或者其它操作 如下图所示 解决 依次选择 文件 gt 选项 gt 加载项
  • diff和patch的使用简介

    diff的使用 我们先help看下diff的介绍 Usage diff OPTION FILES Compare FILES line by line Mandatory arguments to long options are mand
  • ContentProvider原理分析

    转载请注明出处 http blog csdn net a992036795 article details 51612425 一 ContentProvider的介绍 关于ContentProvider的介绍 以及使用可以参考我的上一篇博客
  • uni-app基本入门

    目录 1 uni app介绍 2 uni app特点 3 uni app使用方法 3 1安装uni app 可以使用npm安装uni app 也可以直接下载uni app的源代码 3 2创建uni app项目 可以使用HBuilderX等I
  • 【githubshare】开源技术C/C++ 程序设计

    GitHub 上一个开源的 Notion 替代品 AppFlowy IO 完成了个人笔记 知识库 任务管理的功能结合 除了具备 Notion 的基础核心功能外 该项目还支持自托管与离线模式 数据与安全性可控 开发者可任意定制项目模板 插件
  • uni-app多选select组件,兼容多平台小程序、H5

    目录 介绍 平台差异说明 使用方式 安装 引入 基本使用 默认选中项 回显 配置label value对应的key名称 获取点击确认后的结果 完整示例 API Props Option Attributes Slot Events 介绍 多
  • React Router 5.1.0使用useHistory做页面跳转导航

    从React Router v5 1 0开始 新增了useHistory钩子 hook 如果是使用React gt 16 8 0 编写以下函数组件 使用useHistory即可实现编程时页面跳转导航 示例 import useHistory
  • RMQ——支持合并和优先级的消息队列

    业务背景 在某个项目中需要实现一个功能 商品价格发生变化时将商品价格打印在商品主图上面 那么需要在价格发生变动的时候触发合成一张带价格的图片 每一次触发合图时计算价格都是获取当前最新的价格 上游价格变化的因素很多 变化很频繁 下游合图消耗G
  • E-R图转换成关系模式 两个例题 以及ea 画 E-R图过程

    1 画er图 新建项目 注 网上查不到具体建立过程方法 目测是对的 矩形 实体 椭圆 属性 菱形 方法 属性为主码设置 2 两道例题 1 现有论文和作者两个实体 论文实体的属性包括题目 期刊名称 年份 期刊号 作者实体的属性包括姓名 单位
  • 启动SpringBoot后target没有yaml配置文件导致的Bug

    Bug复现 nested exception is org springframework boot autoconfigure jdbc DataSourceProperties DataSourceBeanCreationExcepti
  • JAVA--Collections类

    Collections类概述 Collection接口的实现类 如ArrayList LinkedList本身并没有提供排序 倒置 查找等方法这些方法是由Collections类来实现的 该类有很多public static方法 可以直接对
  • mysql 查询同一个字段同时符合多个不同条件的数据

    使用GROUP BY 去重 使用 HAVING sum gt 2 判断查询出来的数据超过同一字段的查询条件数量 取到同时符合条件的数据 SELECT c FROM goods a INNER JOIN goods category rela
  • 蚂蚁森林快捷指令_iPhone 这样偷蚂蚁森林能量,简直就是开挂

    我发现身边有很大一群人 早上要定两个闹钟 一个是偷能量的 另一个是起床的 而常规的偷能量操作无非是 关闹钟 手动打开支付宝 手动进入蚂蚁森林 但这还是略麻烦 很多人在想 速度能不能再快点 不然我的能量要被偷光了 话说我种完一棵树就弃坑了答案
  • 为什么单线程的Redis能这么快?

    1 为什么是单线程 总结 Redis 的普通 KV 存储瓶颈不在 CPU 而往往可能受到内存和网络 I O 的制约 Redis 中有多种类型的数据操作 甚至包括一些事务处理 如果采用多线程 则会被多线程产生的切换问题而困扰 也可能因为加锁导