Redis的读写效率

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@小白创作中心

Redis的读写效率

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来源

https://tyritic.github.io/p/redis%E7%9A%84%E8%AF%BB%E5%86%99%E6%95%88%E7%8E%87/

Redis作为一款高性能的键值存储系统，其读写效率一直是业界关注的焦点。本文将深入探讨Redis的性能优势及其背后的实现原理。

Redis性能强大的原因

基于内存的数据存储：Redis将数据存储在内存中，提供快速的读写速度，使得数据的读写操作避开了磁盘I/O。而内存的访问速度远超硬盘。相比于传统的磁盘数据库，内存访问速度快得多。
单线程模型：Redis使用单线程事件驱动模型，避免了多线程上下文切换和竞争条件，提高了并发处理效率。
高效的数据结构：Redis提供多种高效的数据结构（如字符串、哈希、列表、集合等），这些结构经过优化，能够快速完成各种操作。
IO多路复用：基于Linux的select/epoll机制。该机制允许内核中同时存在多个监听套接字和已连接套接字，内核会一直监听这些套接字上的连接请求或者数据请求，一旦有请求到达，就会交给Redis处理，就实现了所谓的Redis单个线程处理多个IO读写的请求。

单线程模型

使用原因

Redis的大部分操作都在内存中完成，并且采用了高效的数据结构，因此Redis瓶颈可能是机器的内存或者网络带宽，而并非CPU，既然CPU不是瓶颈，那么自然就采用单线程的解决方案了。
Redis采用单线程模型可以避免了多线程之间的竞争，省去了多线程切换带来的时间和性能上的开销，而且也不会导致死锁问题。

IO多路复用机制

IO多路复用机制是指一个线程处理多个IO流，就是select/epoll机制。简单来说，在Redis只运行单线程的情况下，该机制允许内核中，同时存在多个监听Socket和已连接Socket。内核会一直监听这些Socket上的连接请求或数据请求。一旦有请求到达，就会交给Redis线程处理，这就实现了一个Redis线程处理多个IO流的效果。

这里“多路”指的是多个网络连接客户端，“复用”指的是复用同一个线程(单进程)。

一个socket客户端与服务端连接时，会生成对应一个套接字描述符(套接字描述符是文件描述符的一种)，每一个socket网络连接其实都对应一个文件描述符。
多个客户端与服务端连接时，Redis使用I/O多路复用程序将客户端socket对应的FD注册到监听列表(一个队列)中。当客户端执行read、write等操作命令时，I/O多路复用程序会将命令封装成一个事件，并绑定到对应的FD上。
文件事件处理器使用I/O多路复用模块同时监控多个文件描述符（fd）的读写情况，当accept、read、write和close文件事件产生时，文件事件处理器就会回调FD绑定的事件处理器进行处理相关命令操作。