Redis处理高并发机制原理及实例解析

1.Redis是基于内存的，内存的读写速度非常快；

2.Redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间；

3.Redis使用多路复用技术，可以处理并发的连接。非阻塞IO 内部实现采取epoll，采取了epoll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用epoll的多路复用特性，绝不在io上浪费一点时间。

下面重点介绍单线程设计和IO多路复用核心设计快的缘由

为何Redis是单线程的

1.官方答案

由于Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有多是机器内存的大小或网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采取单线程的方案了。

2.性能指标

关于Redis的性能，官方网站也有，普通笔记本轻松处理每秒几十万的要求。

3.详细缘由

1）不需要各种锁的性能消耗

Redis的数据结构其实不全是简单的Key-Value，还有list，hash等复杂的结构，这些结构有可能会进行很细粒度的操作，比如在很长的列表后面添加一个元素，在hash当中添加或删除

一个对象。这些操作可能就需要加非常多的锁，致使的结果是同步开消大大增加。

总之，在单线程的情况下，就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。

2）单线程多进程集群方案

单线程的威力实际上非常强大，每核心效力也非常高，多线程自然是可以比单线程有更高的性能上限，但是在今天的计算环境中，即便是单机多线程的上限也常常不能满足需要了，需要进一步摸索的是多服务器集群化的方案，这些方案中多线程的技术照样是用不上的。

所以单线程、多进程的集群不失为一个时兴的解决方案。

3）CPU消耗

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。

但是如果CPU成为Redis瓶颈，或不想让服务器其他CUP核闲置，那怎样办？

可以斟酌多起几个Redis进程，Redis是key-value数据库，不是关系数据库，数据之间没有束缚。只要客户端分清哪些key放在哪一个Redis进程上就能够了。

IO多路复用技术

Redis 采取网络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。

这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。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IO的时间消耗），且Redis在内存中操作数据的速度非常快（内存内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高并发快总结

1. Redis是纯内存数据库，一般都是简单的存取操作，线程占用的时间很多，时间的花费主要集中在IO上，所以读取速度不错。

2. 再说一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路复用，使用了单线程来轮询描写符，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。

3. Redis采取了单线程的模型，保证了每一个操作的原子性，也减少了线程的上下文切换和竞争。

4. 另外，数据结构也帮了很多忙，Redis全程使用hash结构，读取速度不错，还有一些特殊的数据结构，对数据存储进行了优化，如紧缩表，对短数据进行紧缩存储，再如，跳表，使用有序的数据结构加快读取的速度。

5. 还有一点，Redis采取自己实现的事件分离器，效力比较高，内部采取非阻塞的履行方式，吞吐能力比较大。

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