Redis为什么选择单线程？Redis为什么这么快？
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傲娇到底
2023-03-23 19:39:14
Redis选择单线程的原因：
- 方便开发和维护：单线程模型代码逻辑相对简单，减少了多线程编程中可能出现的并发问题，如线程同步、锁竞争等，降低了开发和维护的复杂度。
- 可通过IO多路复用和非阻塞IO并发处理多客户端请求：虽然Redis是单线程处理命令，但借助IO多路复用技术，一个线程可以监视多个文件句柄，一旦某个文件句柄就绪（有数据可读或可写），就能通知应用程序进行相应的读写操作。同时，采用非阻塞IO，在等待网络数据时不会阻塞线程，使得单线程也能高效处理多个客户端请求。
- 主要性能瓶颈不在CPU：对于Redis来说，其操作主要基于内存，内存的读写速度非常快，而且Redis的操作大多是简单的键值对操作，CPU计算量相对较小。真正的性能瓶颈在于内存和网络，而不是CPU，所以单线程模型在大多数场景下能够满足性能需求。
Redis快的原因：
- 基于内存操作：Redis将数据存储在内存中，内存的读写速度比磁盘快几个数量级。与传统的基于磁盘存储的数据库相比，Redis在数据访问和操作上具有天然的优势，能够快速响应客户端的请求。
- 采用IO多路复用技术：
同步IO模型的高效利用：IO多路复用是一种同步的IO模型，它使用一个线程监视多个文件句柄。当没有文件句柄就绪时，程序进入阻塞状态，释放CPU资源，避免了CPU在等待IO操作时的空转，提高了CPU的利用率。
多客户端连接的高效处理：“多路”指的是多个客户端socket连接，“复用”是指复用线程。通过将客户端socket对应的文件描述符注册进epoll（一种IO多路复用机制），epoll会监听哪些socket有消息。socket采用非阻塞模式，整个过程只在调用select、poll、epoll时才会阻塞，收到客户端消息不会阻塞，使得单线程能够同时处理多个客户端socket连接，提高了服务器的吞吐能力。
- 非阻塞IO：在等待网络数据时，非阻塞IO不会阻塞线程，而是立即返回一个结果，告知应用程序数据是否就绪。这样，线程可以继续处理其他任务，而不需要一直等待，提高了系统的并发处理能力。
- 避免了不必要的上下文切换：多线程编程中，线程之间的切换需要保存和恢复线程的上下文信息，这会消耗一定的时间和系统资源。而Redis采用单线程模型，避免了频繁的线程上下文切换，减少了性能开销。
- 高效的数据结构：Redis设计了多种高效的数据结构，如字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）和有序集合（Sorted Set）等。这些数据结构针对不同的应用场景进行了优化，能够快速地进行插入、删除、查找等操作，提高了数据的处理效率。
- 合理的版本迭代优化：
Redis4.0引入多线程异步删除：解决了一直存在的BigKey问题，正式打开了Redis多线程的新篇章，进一步提升了性能。
Redis6.0引入IO多线程的读写：更高效地处理请求。虽然命令的执行还是由主线程单线程执行，但IO读写变成多线程，在保证线程安全的同时提高了请求处理效率。
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