redis單線程快的原因和原理

 更新時間:2019年06月23日 11:37:09   投稿:laozhang   我要評論
在本篇文章中小編給大家整理了關于redis單線程為什么快的原因和具體實例,有興趣的朋友們可以參考下。

Redis之所以執行速度很快,主要依賴于以下幾個原因:

(一)純內存操作,避免大量訪問數據庫,減少直接讀取磁盤數據,redis 將數據儲存在內存里面,讀寫數據的時候都不會受到硬盤 I/O 速度的限制,所以速度快;

(二)單線程操作,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致的切換而消耗 CPU,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性能消耗;

(三)采用了非阻塞I/O多路復用機制

多路復用原理:

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用戶首先將需要進行IO操作的socket添加到select中,然后阻塞等待select系統調用返回。當數據到達時,socket被激活,select函數返回。用戶線程正式發起read請求,讀取數據并繼續執行。這樣用戶可以注冊多個socket,然后不斷地調用select讀取被激活的socket,redis服務端將這些socke置于隊列中,然后,文件事件分派器,依次去隊列中取,轉發到不同的事件處理器中,提高讀取效率。

采用多路 I/O 復用技術可以讓單個線程高效的處理多個連接請求(盡量減少網絡 IO 的時間消耗),多路I/O復用模型是利用 select、poll、epoll 可以同時監察多個流的 I/O 事件的能力,在空閑的時候,會把當前線程阻塞掉,當有一個或多個流有 I/O 事件時,就從阻塞態中喚醒,于是程序就會輪詢一遍所有的流(epoll 是只輪詢那些真正發出了事件的流),并且只依次順序的處理就緒的流,這種做法就避免了大量的無用操作,從而提高效率。

(四)靈活多樣的數據結構。

redis內部使用一個redisObject對象來表示所有的key和value。redisObject主要的信息包括數據類型、編碼方式、數據指針、虛擬內存等。它包含String,Hash,List,Set,Sorted Set五種數據類型,針對不同的場景使用對應的數據類型,減少內存使用的同時,節省網絡流量傳輸。

(五)持久化

由于redis的數據都存放在內存中,如果沒有配置持久化,redis重啟后數據就全丟失了,于是需要開啟redis的持久化功能,將數據保存到磁盤上,當redis重啟后,可以從磁盤中恢復數據。redis提供兩種方式進行持久化,一種是RDB持久化(原理是將redis在內存中的數據庫記錄定時 dump到磁盤上的RDB持久化),另外一種是AOF(append only file)持久化(原理是將redis的操作日志以追加的方式寫入文件)。持久化似乎和redis的速度快并沒有直接關系,但是這保證的redis數據的安全性和可靠性,也起到數據備份的作用。

(六)總結

試想單線程是否就無法發揮多核CPU 性能,其實不然,我們可以通過在單機開多個redis實例來完善。單一線程只能用到一個CPU核心,所以可以在同一個多核的服務器中,啟動多個實例,組成master-master或者master-slave的形式,耗時的讀命令可以完全在slave進行,充分發揮redis的作用。

單線程指的是網絡請求模塊使用了一個線程(所以不需考慮并發安全性),其他模塊也會用到多個線程,使用redis的過程中充分發揮其優勢,避免一些不當操作,導致性能下降。

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