Redis篇：單執行緒I/O模型

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redis 單執行緒 I/O 多路複用模型

• 純記憶體訪問，所有資料都在記憶體中，所有的運算都是記憶體級別的運算，記憶體響應時間的時間為納秒級別。因此 redis 程式的 cpu 基本不存在磁碟 I/O 等待時間、記憶體讀寫效能問題，CPU 不是 redis 的瓶頸（記憶體大小和網路I/O 才是 redis 的瓶頸，也就是客戶端和服務端之間的網路傳輸延遲）
• 採用單執行緒模型，單執行緒實現簡單。避免了多執行緒頻繁上下文切換，以及同步機制如鎖帶來的開銷
• 簡單高效的基礎資料結構：動態字串（SDS），連結串列，字典，跳躍連結串列，整數集合和壓縮列表。然後 redis 在這個基礎上去實現使用者能操作的物件：字串，列表，雜湊，集合，有序集合等物件
• reactor 模式的網路事件處理器。它使用了 I/O 多路複用去同時監控多個套接字，這是一種高效的I/O模型。reactor 相關知識可以看下這篇文章 框架篇：見識一下linux高效能網路IO+Reactor模型

為什麼使用單執行緒

• 採用單執行緒，避免了不必要的上下文切換和競爭條件；不存在多執行緒導致的切換而消耗CPU
• 不用考慮各種鎖的問題，不存在加鎖和釋放鎖的的操作，沒有因為可能出現的死鎖而導致的效能消耗
• 簡單可維護，多執行緒模式會使得程式的編寫更加複雜和麻煩，單執行緒實現易實現

redis 是單執行緒系統？

• 我們常說 redis 單執行緒是指其網路事件處理模型 reactor 是單執行緒
• 如果一次 client 請求會刪除幾百萬 keys 值，那麼這條命令可能會導致阻塞。在 redis 4.0 選擇引入多執行緒來實現這一類非阻塞的命令
• 在 redis6.0 版本正式引入多執行緒去處理客戶端的 I/O 讀寫響應，而 redis 命令事件的處理還是在主執行緒單線處理
• 假如是針對整個 redis 系統，則一直有其他執行緒去處理非同步任務，如 AOF、RDB 的同步

redis I/O模型

• redis 處理快，不單單因為它是個單執行緒純記憶體系統，還有它採用了 Reactor 模型，使用 I/O 多路複用來實現對外部請求的處理，減少網路連線、讀寫等待時間。使其在網路 I/O 操作中能併發處理大量的客戶端請求，實現高吞吐率，高併發

redis 的多執行緒版本I/O模型 6.0

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參考文章

• Redis深入系列-執行緒IO模型1
• Redis 多執行緒網路模型全面揭祕