眾所周知，Redis在內(nèi)存庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域非常地火熱，它極高的性能和豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為我們的開(kāi)發(fā)提供了極大的便利。

但我們也聽(tīng)說(shuō)了，Redis是單線(xiàn)程的，為什么采用單線(xiàn)程的Redis也會(huì)如此之快呢？這篇文章我們來(lái)分析一下其中的緣由。

其實(shí)，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，Redis Server是多線(xiàn)程的，只是它的請(qǐng)求處理整個(gè)流程是單線(xiàn)程處理的。 這一點(diǎn)我們一定要清楚了解到，不要單純地認(rèn)為Redis Server是單線(xiàn)程的！

我們平時(shí)說(shuō)的Redis單線(xiàn)程快是指它的請(qǐng)求處理過(guò)程非常地快！

下面我們就來(lái)分析一下為什么請(qǐng)求處理使用單線(xiàn)程，依舊可以達(dá)到這么高的性能。

Redis的性能非常之高，每秒可以承受10W+的QPS，它如此優(yōu)秀的性能主要取決于以下幾個(gè)方面：

• 純內(nèi)存操作
• 使用IO多路復(fù)用技術(shù)
• 非CPU密集型任務(wù)
• 單線(xiàn)程的優(yōu)勢(shì)

純內(nèi)存操作

Redis是一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，它的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這意味著我們讀寫(xiě)數(shù)據(jù)都是在內(nèi)存中完成，這個(gè)速度是非常快的。

Redis是一個(gè)KV內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，它內(nèi)部構(gòu)建了一個(gè)哈希表，根據(jù)指定的KEY訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，只需要O(1)的時(shí)間復(fù)雜度就可以找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，Redis提供了豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并使用高效的操作方式進(jìn)行操作，這些操作都在內(nèi)存中進(jìn)行，并不會(huì)大量消耗CPU資源，所以速度極快。

使用IO多路復(fù)用技術(shù)

Redis采用單線(xiàn)程，那么它是如何處理多個(gè)客戶(hù)端連接請(qǐng)求呢？

Redis采用了IO多路復(fù)用技術(shù)和非阻塞IO，這個(gè)技術(shù)由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供，Redis可以方便地操作系統(tǒng)的API即可。Redis可以在單線(xiàn)程中監(jiān)聽(tīng)多個(gè)Socket的請(qǐng)求，在任意一個(gè)Socket可讀/可寫(xiě)時(shí)，Redis去讀取客戶(hù)端請(qǐng)求，在內(nèi)存中操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后再寫(xiě)回到Socket中。

整個(gè)過(guò)程非常高效，Redis利用了IO多路復(fù)用技術(shù)的事件驅(qū)動(dòng)模型，保證在監(jiān)聽(tīng)多個(gè)Socket連接的情況下，只針對(duì)有活動(dòng)的Socket采取反應(yīng)。

非CPU密集型任務(wù)

采用單線(xiàn)程的缺點(diǎn)很明顯，無(wú)法使用多核CPU。Redis作者提到，由于Redis的大部分操作并不是CPU密集型任務(wù)，而Redis的瓶頸在于內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬。

在高并發(fā)請(qǐng)求下，Redis需要更多的內(nèi)存和更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，否則瓶頸很容易出現(xiàn)在內(nèi)存不夠用和網(wǎng)絡(luò)延遲等待的情況。

當(dāng)然，如果你覺(jué)得單個(gè)Redis實(shí)例的性能不足以支撐業(yè)務(wù)，Redis作者推薦部署多個(gè)Redis節(jié)點(diǎn)，組成集群的方式來(lái)利用多核CPU的能力，而不是在單個(gè)實(shí)例上使用多線(xiàn)程來(lái)處理。

單線(xiàn)程的優(yōu)勢(shì)

基于以上特性，Redis采用單線(xiàn)程已足夠達(dá)到非常高的性能，所以Redis沒(méi)有采用多線(xiàn)程模型。

另外，單線(xiàn)程模型還帶了以下好處：

• 沒(méi)有了多線(xiàn)程上下文切換的性能損耗
• 沒(méi)有了訪(fǎng)問(wèn)共享資源加鎖的性能損耗
• 開(kāi)發(fā)和調(diào)試非常友好，可維護(hù)性高

所以Redis正是基于以上這些方面，所以采用了單線(xiàn)程模型來(lái)完成請(qǐng)求處理的工作。

多線(xiàn)程優(yōu)化

在文章開(kāi)頭已經(jīng)特別說(shuō)明，Redis Server本身是多線(xiàn)程的，除了請(qǐng)求處理流程是單線(xiàn)程處理之外，Redis內(nèi)部還有其他工作線(xiàn)程在后臺(tái)執(zhí)行，它負(fù)責(zé)異步執(zhí)行某些比較耗時(shí)的任務(wù)，例如AOF每秒刷盤(pán)、AOF文件重寫(xiě)都是在另一個(gè)線(xiàn)程中完成的。

而在Redis 4.0之后，Redis引入了lazyfree的機(jī)制，提供了unlink、flushall aysc、flushdb async等命令和lazyfree-lazy-eviction、lazyfree-lazy-expire等機(jī)制來(lái)異步釋放內(nèi)存，它主要是為了解決在釋放大內(nèi)存數(shù)據(jù)導(dǎo)致整個(gè)redis阻塞的性能問(wèn)題。

在刪除大key時(shí)，釋放內(nèi)存往往都比較耗時(shí)，所以Redis提供異步釋放內(nèi)存的方式，讓這些耗時(shí)的操作放到另一個(gè)線(xiàn)程中異步去處理，從而不影響主線(xiàn)程的執(zhí)行，提高性能。

到了Redis 6.0，Redis又引入了多線(xiàn)程來(lái)完成請(qǐng)求數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，進(jìn)一步提升性能。它主要是解決高并發(fā)場(chǎng)景下，單線(xiàn)程解析請(qǐng)求數(shù)據(jù)協(xié)議帶來(lái)的壓力。請(qǐng)求數(shù)據(jù)的協(xié)議解析由多線(xiàn)程完成之后，后面的請(qǐng)求處理階段依舊還是單線(xiàn)程排隊(duì)處理。

可見(jiàn)，Redis并不是保守地認(rèn)為單線(xiàn)程有多好，也不是為了使用多線(xiàn)程而引入多線(xiàn)程。Redis作者很清楚單線(xiàn)程和多線(xiàn)程的使用場(chǎng)景，針對(duì)性地優(yōu)化，這是非常值得我們學(xué)習(xí)的。

缺點(diǎn)

上面介紹了單線(xiàn)程可以達(dá)到如此高的性能，并不是說(shuō)它就沒(méi)有缺點(diǎn)了。

單線(xiàn)程處理最大的缺點(diǎn)就是，如果前一個(gè)請(qǐng)求發(fā)生耗時(shí)比較久的操作，那么整個(gè)Redis就會(huì)阻塞住，其他請(qǐng)求也無(wú)法進(jìn)來(lái)，直到這個(gè)耗時(shí)久的操作處理完成并返回，其他請(qǐng)求才能被處理到。

我們平時(shí)遇到Redis變慢或長(zhǎng)時(shí)間阻塞的問(wèn)題，90%也都是因?yàn)镽edis處理請(qǐng)求是單線(xiàn)程這個(gè)原因?qū)е碌摹?/p>

所以，我們?cè)谑褂肦edis時(shí)，一定要避免非常耗時(shí)的操作，例如使用時(shí)間復(fù)雜度過(guò)高的方式獲取數(shù)據(jù)、一次性獲取過(guò)多的數(shù)據(jù)、大量key集中過(guò)期導(dǎo)致Redis淘汰key壓力變大等等，這些場(chǎng)景都會(huì)阻塞住整個(gè)處理線(xiàn)程，直到它們處理完成，勢(shì)必會(huì)影響業(yè)務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。

我會(huì)在后期的文章中專(zhuān)門(mén)介紹具體有哪些場(chǎng)景會(huì)引發(fā)Redis阻塞的問(wèn)題，并提供規(guī)避問(wèn)題的方法和優(yōu)化方案。

總結(jié)

Redis使用單線(xiàn)程，配合IO多路復(fù)用技術(shù)，可以完成多個(gè)連接的請(qǐng)求處理。而且正是由于它的使用定位是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣幾乎所有的操作都在內(nèi)存中完成，它的性能可以達(dá)到非常之高。

同時(shí)，單線(xiàn)程沒(méi)有了線(xiàn)程上下文切換和訪(fǎng)問(wèn)共享資源加鎖的性能損耗，而且單線(xiàn)程模型對(duì)程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試非常友好，因此Redis使用單線(xiàn)程模型也就在情理之中了。

Redis在最近的版本也對(duì)多線(xiàn)程進(jìn)行了優(yōu)化，用于解決釋放大內(nèi)存數(shù)據(jù)和請(qǐng)求數(shù)據(jù)協(xié)議解析對(duì)Redis產(chǎn)生的性能影響，進(jìn)一步提升了Redis的性能。

單線(xiàn)程結(jié)合上述場(chǎng)景可以達(dá)到非常高的性能，同時(shí)也存在耗時(shí)操作阻塞整個(gè)線(xiàn)程的問(wèn)題，我們?cè)谑褂肦edis時(shí)要避免耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的操作，才能更好地發(fā)揮Redis的性能。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的redis线程阻塞原因排插_每次面试都要被问：为什么采用单线程的Redis也会如此之快？...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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