Redis为什么快

Redis之所以快,原因主要有四:开发语言、纯内存访问、单线程、非阻塞多路I/O复用机制

一、开发语言

Linux操作系统是用C实现的,所以C语言是非常贴近操作系统的语言。 Redis就是用C语言开发的,所以执行会比较快。

二、纯内存访问

Redis将所有数据放在内存中,非数据同步正常工作中,是不需要从磁盘读取数据的,0次IO。 内存响应时间大约为100纳秒,这是Redis速度快的重要基础。

三、单线程

第一, 单线程简化算法的实现 。

第二, 单线程避免了线程切换以及加锁释放锁带来的消耗 ,对于服务端开发来说,锁和线程切换通常是性能杀手。

正因为 Redis 是单线程,所以要小心使用 Redis 指令,对于那些时间复杂度为 O(n) 级别的指令,一定要谨慎使用,一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。

除了Redis之外,Node.js也是单线程,Nginx也是单线程,但他们都是服务器高性能的典范。

四、非阻塞多路I/O复用机制

在这之前先要说一下传统的阻塞I/O是如何工作的:当使用read或者write对某一文件描述符(File Descriptor FD)进行读写的时候,如果数据没有收到,那么该线程会被挂起,直到收到数据。 阻塞模型虽然易于理解,但是在需要处理多个客户端任务的时候,不会使用阻塞模型。

I/O多路复用实际上是指多个连接的管理可以在同一进程。 多路是指网络连接,复用只是同一个线程。在网络服务中,I/O多路复用起的作用是一次性把多个连接的事件通知业务代码处理,处理的方式由业务代码来决定。

在I/O多路复用模型中,最重要的函数调用就是I/O 多路复用函数,该方法能同时监控多个文件描述符(fd)的读写情况,当其中的某些fd可读/写时,该方法就会返回可读/写的fd个数。

Redis使用epoll作为I/O多路复用技术的实现,再加上Redis自身的事件处理模型将epoll的read、write、close等都转换成事件,不在网络I/O上浪费过多的时间。 实现对多个FD读写的监控,提高性能。

举个形象的例子吧。比如一个tcp服务器处理20个客户端socket。

A方案:顺序处理,如果第一个socket因为网卡读数据处理慢了,一阻塞后面都无法操作了。

B方案:每个socket请求都创建一个分身子进程来处理,不说每个进程消耗大量系统资源,光是进程切换就够操作系统累的了。

C方案(I/O复用模型,epoll):将用户socket对应的fd注册进epoll(实际上服务器和操作系统之间传递的不是socket的fd而是fd_set的数据结构),然后epoll只告诉哪些需要读/写的socket,只需要处理那些活跃的、有变化的socket fd的就好了。这样,整个过程只在调用epoll的时候才会阻塞,收发客户消息是不会阻塞的。

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