Redis為什麼是單執行緒、及高併發快的3大原因詳解

阿新 • • 發佈：2020-06-24

Redis的高併發和快速原因

1.redis是基於記憶體的，記憶體的讀寫速度非常快；

2.redis是單執行緒的，省去了很多上下文切換執行緒的時間；

3.redis使用多路複用技術，可以處理併發的連線。非阻塞IO 內部實現採用epoll，採用了epoll+自己實現的簡單的事件框架。epoll中的讀、寫、關閉、連線都轉化成了事件，然後利用epoll的多路複用特性，絕不在io上浪費一點時間。

因為Redis是基於記憶體的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機器記憶體的大小或者網路頻寬。既然單執行緒容易實現，而且CPU不會成為瓶頸，那就順理成章地採用單執行緒的方案了。

關於redis的效能，官方網站也有，普通筆記本輕鬆處理每秒幾十萬的請求。

Redis的資料結構並不全是簡單的Key-Value，還有list，hash等複雜的結構，這些結構有可能會進行很細粒度的操作，比如在很長的列表後面新增一個元素，在hash當中新增或者刪除

一個物件。這些操作可能就需要加非常多的鎖，導致的結果是同步開銷大大增加。

總之，在單執行緒的情況下，就不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的效能消耗。

單執行緒的威力實際上非常強大，每核心效率也非常高，多執行緒自然是可以比單執行緒有更高的效能上限，但是在今天的計算環境中，即使是單機多執行緒的上限也往往不能滿足需要了，需要進一步摸索的是多伺服器叢集化的方案，這些方案中多執行緒的技術照樣是用不上的。

採用單執行緒，避免了不必要的上下文切換和競爭條件，也不存在多程式或者多執行緒導致的切換而消耗 CPU。

但是如果CPU成為Redis瓶頸，或者不想讓伺服器其他CUP核閒置，那怎麼辦？

可以考慮多起幾個Redis程式，Redis是key-value資料庫，不是關係資料庫，資料之間沒有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪個Redis程式上就可以了。

redis 採用網路IO多路複用技術來保證在多連線的時候，系統的高吞吐量。

多路-指的是多個socket連線，複用-指的是複用一個執行緒。多路複用主要有三種技術：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路複用技術。

這裡“多路”指的是多個網路連線，“複用”指的是複用同一個執行緒。採用多路I/O

複用技術可以讓單個執行緒高效的處理多個連線請求（儘量減少網路IO的時間消耗），且Redis在記憶體中操作資料的速度非常快（記憶體內的操作不會成為這裡的效能瓶頸），主要以上兩點造就了Redis具有很高的吞吐量。

Redis是純記憶體資料庫，一般都是簡單的存取操作，執行緒佔用的時間很多，時間的花費主要集中在IO上，所以讀取速度快。
再說一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路複用，使用了單執行緒來輪詢描述符，將資料庫的開、關、讀、寫都轉換成了事件，減少了執行緒切換時上下文的切換和競爭。
Redis採用了單執行緒的模型，保證了每個操作的原子性，也減少了執行緒的上下文切換和競爭。
另外，資料結構也幫了不少忙，Redis全程使用hash結構，讀取速度快，還有一些特殊的資料結構，對資料儲存進行了優化，如壓縮表，對短資料進行壓縮儲存，再如，跳錶，使用有序的資料結構加快讀取的速度。
還有一點，Redis採用自己實現的事件分離器，效率比較高，內部採用非阻塞的執行方式，吞吐能力比較大。