关于Redis单线程的正确理解
很多同学对Redis的单线程和I/O多路复用技术其实不是很了解,所以我用简单易懂的语言让大家了解下Redis单线程和I/O多路复用技术的原理,对学好和应用好Redis打下基础。
一、Redis的单线程理解
Redis客户端对服务真个每次调用都经历了发送命令,履行命令,返回结果三个进程。其中履行命令阶段,由于Redis是单线程来处理命令的,所有到达服务真个命令都不会立刻履行,所有的命令都会进入一个队列中,然后逐一履行,并且多个客户端发送的命令的履行顺序是不肯定的,但是可以肯定的是不会有两条命令被同时履行,不会产生并提问题,这就是Redis的单线程基本模型。
Redis服务器通过socket(套接字)与客户端或其他Redis服务器进行连接,而文件事件就是服务器对socket操作的抽象。服务器与客户端或其他服务器的通讯会产生相应的文件事件,而服务器通过监听并处理这些事件来完成一系列网络通讯操作。
Redis基于Reactor模式开发了自己的网络事件处理器——文件事件处理器,文件事件处理器使用I/O多路复用程序来同时监听多个socket(I/O多路复用技术下面有介绍),并根据socket目前履行的任务来为socket关联区别的事件处理器。当被监听的socket准备好履行连接应对、读取、写入、关闭等操作时,与操作相对应的文件事件就会产生,这时候文件事件处理器就会调用socket之前已关联好的事件处理器来处理这些事件。
文件事件处理器的构成:
注意:其中I/O多路复用程序通过队列向文件事件分派器传送socket
二、I/O多路复用技术
关于I/O多路复用(又被称为“事件驱动”),首先要理解的是,操作系统为你提供了一个功能,当你的某个socket可读或可写的时候,它可以给你一个通知。这样当配合非阻塞的socket使用时,只有当系统通知我哪一个描写符可读了,我才去履行read操作,可以保证每次read都能读到有效数据而不做纯返回⑴和EAGAIN的无用功,写操作类似。
操作系统的这个功能是通过select/poll/epoll/kqueue之类的系统调用函数来实现,这些函数都可以同时监视多个描写符的读写就绪状态,这样,多个描写符的I/O操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成,这就叫I/O多路复用,这里的“多路”指的是多个网络连接,“复用”指的是复用同一个Redis处理线程。(正如上图所示)
采取多路 I/O 复用技术可让单个线程高效的处理多个连接要求(尽可能减少网络 I/O 的时间消耗),且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快,也就是说内存内的操作不会成为影响Redis性能的瓶颈,所有 Redis 具有很高的吞吐量。
三、常见疑问解答
1、Redis的单线程为何这么快?
1.完全基于内存,绝大部份要求是纯洁的内存操作,非常快速。数据存在内存中,类似于HashMap,HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1);
2.数据结构简单,对数据操作也简单,Redis中的数据结构是专门进行设计的;
3.采取单线程,避免了没必要要的上下文切换和竞争条件,也不存在多进程或多线程致使的切换而消耗 CPU,不用去斟酌各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有由于可能出现死锁而致使的性能消耗;
4.使用多路I/O复用模型,非阻塞I/O;
5.Redis直接自己构建了VM 机制 ,由于一般的系统调用系统函数的话,会浪费一定的时间去移动和要求;
2、为何不采取多进程或多线程处理?
1.多线程处理可能触及到锁
2.多线程处理睬触及到线程切换而消耗CPU
3、单线程处理的缺点?
1.耗时的命令会致使并发的降落,不只是读并发,写并发也会降落
2.没法发挥多核CPU性能,不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善
4、Redis不存在线程安全问题?
Redis采取了线程封闭的方式,把任务封闭在一个线程,自然避免了线程安全问题,不过对需要依赖多个redis操作(即:多个Redis操作命令)的复合操作来讲,仍然需要锁,而且有多是散布式锁。
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文章来源:丸子建站
文章标题:关于Redis单线程的正确理解
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