Redis的高并發和快速原因

1.redis是基于內存的，內存的讀寫速度非常快；
2.redis是單線程的，省去了很多上下文切換線程的時間；
3.redis使用多路復用技術，可以處理并發的連接。非阻塞IO 內部實現采用epoll，采用了epoll+自己實現的簡單的事件框架。epoll中的讀、寫、關閉、連接都轉化成了事件，然后利用epoll的多路復用特性，絕不在io上浪費一點時間。

下面重點介紹單線程設計和IO多路復用核心設計快的原因。

# 為什么Redis是單線程的
1.官方答案
因為Redis是基于內存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機器內存的大小或者網絡帶寬。既然單線程容易實現，而且CPU不會成為瓶頸，那就順理成章地采用單線程的方案了。

2.性能指標
關于redis的性能，官方網站也有，普通筆記本輕松處理每秒幾十萬的請求。

3.詳細原因
1）不需要各種鎖的性能消耗
Redis的數據結構并不全是簡單的Key-Value，還有list，hash等復雜的結構，這些結構有可能會進行很細粒度的操作，比如在很長的列表后面添加一個元素，在hash當中添加或者刪除一個對象。這些操作可能就需要加非常多的鎖，導致的結果是同步開銷大大增加。總之，在單線程的情況下，就不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能消耗。

2）單線程多進程集群方案
單線程的威力實際上非常強大，每核心效率也非常高，多線程自然是可以比單線程有更高的性能上限，但是在今天的計算環境中，即使是單機多線程的上限也往往不能滿足需要了，需要進一步摸索的是多服務器集群化的方案，這些方案中多線程的技術照樣是用不上的。

所以單線程、多進程的集群不失為一個時髦的解決方案。

3）CPU消耗

采用單線程，避免了不必要的上下文切換和競爭條件，也不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗 CPU。但是如果CPU成為Redis瓶頸，或者不想讓服務器其他CUP核閑置，那怎么辦？可以考慮多起幾個Redis進程，Redis是key-value數據庫，不是關系數據庫，數據之間沒有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪個Redis進程上就可以了。

# Redis單線程的優劣勢

1）單進程單線程優勢
代碼更清晰，處理邏輯更簡單
不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能消耗
不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗CPU

2）單進程單線程弊端
無法發揮多核CPU性能，不過可以通過在單機開多個Redis實例來完善。

# IO多路復用技術
redis 采用網絡IO多路復用技術來保證在多連接的時候， 系統的高吞吐量。

多路-指的是多個socket連接，復用-指的是復用一個線程。多路復用主要有三種技術：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路復用技術。

這里“多路”指的是多個網絡連接，“復用”指的是復用同一個線程。采用多路 I/O 復用技術可以讓單個線程高效的處理多個連接請求（盡量減少網絡IO的時間消耗），且Redis在內存中操作數據的速度非常快（內存內的操作不會成為這里的性能瓶頸），主要以上兩點造就了Redis具有很高的吞吐量。

# Redis高并發快總結

1. Redis是純內存數據庫，一般都是簡單的存取操作，線程占用的時間很多，時間的花費主要集中在IO上，所以讀取速度快。
2. 再說一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路復用，使用了單線程來輪詢描述符，將數據庫的開、關、讀、寫都轉換成了事件，減少了線程切換時上下文的切換和競爭。
3. Redis采用了單線程的模型，保證了每個操作的原子性，也減少了線程的上下文切換和競爭。
4. 另外，數據結構也幫了不少忙，Redis全程使用hash結構，讀取速度快，還有一些特殊的數據結構，對數據存儲進行了優化，如壓縮表，對短數據進行壓縮存儲，再如，跳表，使用有序的數據結構加快讀取的速度。
5. 還有一點，Redis采用自己實現的事件分離器，效率比較高，內部采用非阻塞的執行方式，吞吐能力比較大。

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