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Redis单线程还是多线程?IO多路复用原理

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目录

    • 专栏导读
    • 一、Redis版本迭代
    • 二、Redis4.0之前为什么一直采用单线程?
    • 三、Redis6.0引入多线程
    • 四、Redis主线程和IO线程是如何完成请求的?
      • 1、服务端和客户端建立socket连接
      • 2、IO线程读取并解析请求
      • 3、主线程执行请求命令
      • 4、IO线程会写回socket和主线程清空全局队列
    • 五、IO多路复用是什么?
    • 六、总结

专栏导读

🏆作者简介:哪吒,CSDN2022博客之星Top1、CSDN2021博客之星Top2、多届新星计划导师✌、博客专家💪 ,专注Java硬核干货分享,立志做到Java赛道全网Top N。

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大家好,我是哪吒。

上一篇分享了图解Redis,Redis主从复制与Redis哨兵机制,今天分享一下Redis为什么选择单线程?Redis为什么这么快?,实现快速入门,丰富个人简历,提高面试level,给自己增加一点谈资,秒变面试小达人,BAT不是梦。

一、Redis版本迭代

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  1. Redis2.6,支持lua脚本;
  2. Redis3.0,支持集群;
  3. Redis4.0,混合持久化,多线程异步删除;
  4. Redis5.0,核心代码重构;
  5. Redis6.0,多线程IO;
  6. Redis7.0,Function、Multi-part-AOF;

二、Redis4.0之前为什么一直采用单线程?

1、Redis采用单线程模型方便开发和维护;

2、单线程模型也可以通过IO多路复用和非阻塞IO并发处理多客户端请求;

3、对于Redis来说,主要的性能瓶颈是内存和网络,而不是CPU;

三、Redis6.0引入多线程

Redis一直是单线程架构,只不过在数据删除、数据持久化的时候使用的是多线程。但是,从网络IO处理到实际的读写命令处理,都是单线程的。

Redis的性能瓶颈主要是网络IO,因此,Redis6.0开始,采用多个IO线程来处理网络请求,提高网络请求处理的并行度。

四、Redis主线程和IO线程是如何完成请求的?

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1、服务端和客户端建立socket连接

主线程负责建立连接,并把socket放入全局等待队列,主线程通过轮询的方法将socket连接分配给IO线程。

2、IO线程读取并解析请求

主线程一旦把socket分配给IO线程,就会进入阻塞状态,等待IO线程完成客户端请求,此时,采用多个IO线程并行处理。

3、主线程执行请求命令

IO线程解析完请求,主线程还是会以单线程的方式执行这些命令。

4、IO线程会写回socket和主线程清空全局队列

当主线程执行完请求命令后,会将结果写入缓冲区,主线程进入阻塞状态,等待IO线程将结果回写到socket中,并返回给客户端。回写socket完毕后,主线程清空全局队列。

五、IO多路复用是什么?

IO多路复用,一种同步的IO模型,实现一个线程监视多个文件句柄,一旦某个文件句柄就绪就能够通知到对用的应用程序进行对应的读写操作,没有文件句柄就绪时,程序就会进入阻塞状态,释放CPU资源。

  1. IO,操作系统层面指数据在内核态和用户态之间进行的读写操作;
  2. 多路,多个客户端socket连接;
  3. 复用,复用线程;
  4. IO多路复用,使用单线程就能够同时处理多个客户端socket连接;

客户端socket对应的文件描述符FileDescriptor注册进epoll,epoll会监听哪些socket有消息,避免大量的无用操作。

此时socket采用非阻塞模式,整个过程只在调用select、poll、epoll时才会阻塞,收到客户端消息不会阻塞,这个进程就会被充分利用起来,这种模式一般被称为事件驱动,也就是reactor反应模式。

采用epoll的方式,最终目的是提高服务器的吞吐能力。

IO多路复用与epoll函数才是**“Redis为什么这么快?”**的直接原因。

六、总结

Redis是一个基于内存操作、KV形式的数据库,采取多路复用、非阻塞IO、避免了不必要的上下文切换等特性。

Redis一直存在BigKey问题,因此在Redis4.0引入了多线程异步删除,正式打开Redis多线程新篇章。

Redis6.0引入IO多线程的读写,更高效的处理请求,Redis只是将IO读写变成了多线程,命令的执行还是由主线程单线程执行,因此,多线程下操作Redis不会出现线程安全的问题,不用像Java那样加锁,解锁,这也是Redis为什么这么快的根本原因。

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