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单执行绪的Redis为什么有如此高的效能?

消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-09

报价宝综合消息单执行绪的Redis为什么有如此高的效能?

一、Redis为什么采用单执行绪

Redis的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽,既然单执行绪容易实现,而且CPU不会成为瓶颈,那就顺理成章地采用单执行绪的方案了。关于redis的效能,官方网站也有,普通笔记本轻松处理每秒几十万的请求

二、Redis为什么这么快

1、完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速。资料存在内存中,类似于HashMap,HashMap的优势就是查询和操作的时间复杂度都是O(1);

2、资料结构简单,对资料操作也简单,Redis中的资料结构是专门进行设计的;

3、采用单执行绪,避免了不必要的上下文切换和竞争条件,也不存在多程序或者多执行绪导致的切换而消耗 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效能消耗;

4、使用多路I/O复用模型,非阻塞IO;

5、使用底层模型不同,它们之间底层实现方式以及与客户端之间通讯的应用协议不一样,Redis直接自己构建了VM 机制 ,因为一般的系统呼叫系统函式的话,会浪费一定的时间去移动和请求;

三、多路I/O复用模型,非阻塞IO

下面举一个例子,模拟一个tcp服务器处理30个客户socket。

假设你是一个监考老师,让30个学生解答一道竞赛考题,然后负责验收学生答卷,你有下面几个选择:

1. 第一种选择:按顺序逐个验收,先验收A,然后是B,之后是C、D。。。这中间如果有一个学生卡住,全班都会被耽误。

这种模式就好比,你用循环挨个处理socket,根本不具有并发能力。

2. 第二种选择:你建立30个分身,每个分身检查一个学生的答案是否正确。 这种类似于为每一个使用者建立一个程序或者执行绪处理连线。

3. 第三种选择,你站在讲台上等,谁解答完谁举手。这时C、D举手,表示他们解答问题完毕,你下去依次检查C、D的答案,然后继续回到讲台上等。此时E、A又举手,然后去处理E和A。。。

这种就是IO复用模型,Linux下的select、poll和epoll就是干这个的。将使用者socket对应的fd注册进epoll,然后epoll帮你监听哪些socket上有讯息到达,这样就避免了大量的无用操作。此时的socket应该采用非阻塞模式

这样,整个过程只在呼叫select、poll、epoll这些呼叫的时候才会阻塞,收发客户讯息是不会阻塞的,整个程序或者执行绪就被充分利用起来,这就是事件驱动,所谓的reactor模式。

针对上面的举例在Redis中表现为

有30个redis客户端(考生)与redis服务器的网络连线模组(监考老师)保持TCP连线,客户端会不定时的传送请求给服务器,当有一个redis客户端发起请求,会触发unix系统像epoll这样的系统呼叫,Redis的I/O 多路复用模组封装了底层的epoll这样的 I/O 多路复用函式,然后转发到相应的事件处理器。

最后多路I/O复用模型图

档案事件处理器使用 I/O 多路复用模组同时监听多个 FD(档案描述符),当 accept、read、write 和 close 档案事件产生时,档案事件处理器就会回拨 FD 系结的事件处理器。

虽然整个档案事件处理器是在单执行绪上执行的,但是通过 I/O 多路复用模组的引入,实现了同时对多个 FD 读写的监控,提高了网络通讯模型的效能,同时也可以保证整个 Redis 服务实现的简单。

关于redis的话题今天就探讨到这里,更多分享尽请关注。

2020-01-13 07:51:00

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