Redis高性能模型

知識 06-01

一、引言

Redis是基於單進程單線程模型的，即對於客戶端的所有讀寫等請求的處理，都由一個主線程串列地處理。因此當多個客戶端同時對一個鍵進行寫操作不會有並發問題。

我們知道Redis Server不僅處理客戶端讀寫等請求，還有一些自身的比較複雜且耗時的操作，如持久化RDB和AOF文件等。Redis為了高效的處理客戶端的事件，並沒有將持久化文件放在主線程裡面進行處理，而是Redis在適當的時機fork子進程來非同步的處理這種任務。

Redis會fork子進程進行處理持久化文件操作，Redis還有一組非同步任務處理線程，用於處理不需要主線程同步處理的工作，即處理一些低級別的事件。

二、Redis單進程單線程

上面我們提到Redis中非同步任務處理線程，其被封裝在BIO組件中。下面我們來看下bio.h，bio.c

從上述的代碼中，可以看到BIO有三種類型的線程，分別處理三種類型的事件：

文件句柄關閉

AOF持久化

空間懶釋放

三、Redis的高性能

在實際應用，我們經常會採用高性能軟體Memcached、Nginx。然而Memcached、Nginx的高性能採用了不同的處理模型，Memcached是單進程多線程模型，Nginx是多進程單線程模型。

Redis的高性能又是如何做到的哪？

我們可以從如下幾個方面分析：

絕大部分操作是基於純粹的內存

相對簡單的數據結構，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，對數據進行壓縮存儲；再如跳錶，使用有序的數據結構加快讀取的速度

單線程避免不必要的上線文切換及競爭條件

I/O多路復用模型

旨在解決IO的問題。多路I/O復用模型是非阻塞IO，內部實現採用epoll和自己實現的事件分離框架。

其利用select、poll、epoll 可以同時檢測多個流的 I/O 事件的能力，在空閑的時候，會把當前線程阻塞掉，當有一個或多個流有 I/O 事件時，就從阻塞態中喚醒，於是程序就會輪詢一遍所有的流（epoll 是只輪詢那些真正發出了事件的流），並且只依次順序的處理就緒的流，這種做法就避免了大量的無用操作。

「多路」指的是多個網路連接，「復用」指的是復用同一個線程。採用多路 I/O 復用技術可以讓單個線程高效的處理多個連接請求（盡量減少網路 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裡的性能瓶頸）。

以上幾點使Redis具有很高的吞吐量。

Redis工作流程