详解Redis单线程的正确理解

很多同学对Redis的单线程和I/O多路复用技术并不是很了解，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，对学好和运用好Redis打下基础。

一、Redis的单线程理解

Redis客户端对服务端的每次调用都经历了发送命令，执行命令，返回结果三个过程。其中执行命令阶段，由于Redis是单线程来处理命令的，所有到达服务端的命令都不会立刻执行，所有的命令都会进入一个队列中，然后逐个执行，并且多个客户端发送的命令的执行顺序是不确定的，但是可以确定的是不会有两条命令被同时执行，不会产生并发问题，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信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信操作。

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目前执行的任务来为socket关联不同的事件处理器。当被监听的socket准备好执行连接应答、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可读或者可写的时候，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个描述符可读了，我才去执行read操作，可以保证每次read都能读到有效数据而不做纯返回-1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述符的读写就绪状况，这样，多个描述符的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）

采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求（尽量减少网络 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。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.采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 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 ，因为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请求；

2、为什么不采用多进程或多线程处理？

1.多线程处理可能涉及到锁

2.多线程处理会涉及到线程切换而消耗CPU

3、单线程处理的缺点？

1.耗时的命令会导致并发的下降，不只是读并发，写并发也会下降

2.无法发挥多核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采用了线程封闭的方式，把任务封闭在一个线程，自然避免了线程安全问题，不过对于需要依赖多个redis操作（即：多个Redis操作命令）的复合操作来说，依然需要锁，而且有可能是分布式锁。

到此这篇关于详解Redis单线程的正确理解的文章就介绍到这了,更多相关Redis单线程内容请搜索潘少俊衡以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持潘少俊衡！