Redis单线程为什么还这么快？

2021/7/13 2:07:01

编程Tag： 多线程 Redis 内存单线程 cpu 为什么

本文主要是介绍Redis单线程为什么还这么快？，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

官网的解释

在这里插入图片描述
CPU并不是您使用Redis的瓶颈，因为通常Redis要么受内存限制，要么受网络限制。例如，使用在一般Linux系统上运行的流水线Redis每秒可以发送一百万个请求，因此，如果您的应用程序主要使用O（N）或O（log（N））命令，则几乎不会使用过多的CPU 。
但是，为了最大程度地利用CPU，您可以在同一服务器上启动多个Redis实例，并将它们视为不同的服务器。在某个时候，单个实例可能还不够，因此，如果您要使用多个CPU，则可以开始考虑更早地分片的某种方法。
但是，在Redis 4.0中，我们开始使Redis具有更多线程。目前，这仅限于在后台删除对象，以及阻止通过Redis模块实现的命令。对于将来的版本，计划是使Redis越来越线程化。

Redis为什么是单线程的？

Redis是基于内存操作的，CPU并不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈是机器的内存和网络带宽，既然可以使用单线程来实现，那当然就使用单线程了。

相反，如果使用多线程的话，多个CPU还要进行上下文切换，CPU上下文切换的效率远远比不上直接在内存中读取的速度；并且，采用多线程，还会带来数据安全的问题，假如我们在操作redis的List、Hash等数据结构时，多线程就可能存在数据不安全的情况，这时候就需要加锁，一旦加锁就又影响了程序的执行速度。

Redis单线程的优势和劣势

优势：

代码更清晰，处理逻辑更简单；
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；
不存在“多进程或者多线程导致的切换”而消耗CPU。

劣势：
4. 无法发挥多核CPU性能（可以通过在单机开多个Redis实例来完善，单一线程只能用到一个CPU核心，所以可以在同一个多核的服务器中，启动多个实例，组成master-master或者master-slave的形式，耗时的读命令可以完全在 slave 进行，充分发挥 Redis 的作用）。

Redis速度为什么那么快？

Redis是纯内存数据库，避免大量访问数据库，减少直接读取磁盘数据，redis将数据储存在内存里面，读写数据的时候都不会受到硬盘 I/O 速度的限制；
Redis使用单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减少了线程切换时上下文的切换和竞争，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU，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；
Redis采用自己实现的事件分离器，效率比较高，内部采用非阻塞的执行方式，吞吐能力比较大。
Redis采用了非阻塞I/O多路复用机制。

Redis的多路IO复用

redis 采用网络IO多路复用技术，来保证在多连接的时候系统的高吞吐量。
多路指的是多个socket网络连接，复用指的是复用一个线程。

多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll（epoll是最新的、也是目前最好的多路复用技术），可以同时监察多个流的 I/O 事件，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，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，从而提高效率。

采用多路I/O复用技术的原因：

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）；
Redis在内存中操作数据的速度非常快（内存里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。

Redis的持久化

由于redis的数据都存放在内存中，如果没有配置持久化，redis重启后数据就全丢失了，于是需要开启redis的持久化功能，将数据保存到磁盘上，当redis重启后，可以从磁盘中恢复数据。

redis提供两种方式进行持久化，一种是RDB持久化（原理是将redis在内存中的数据库记录定时 dump到磁盘上的RDB持久化），另外一种是AOF（append only file）持久化（原理是将redis的操作日志以追加的方式写入文件）。

持久化似乎和redis的速度并没有直接关系，但是这保证的redis数据的安全性和可靠性，也起到数据备份的作用。

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