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經(jīng)典面試題:Redis為什么這么快?

數(shù)據(jù)庫(kù) Redis
Redis的多線程網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)將讀取和寫回?cái)?shù)據(jù)的任務(wù)異步化,以及更好地利用多核CPU,從而提高了Redis在處理大量在線流量時(shí)的性能表現(xiàn)。

Redis有多快

根據(jù)官方基準(zhǔn)測(cè)試,在具有平均硬件的Linux機(jī)器上運(yùn)行的單個(gè)Redis實(shí)例通??梢詾楹?jiǎn)單命令(O(N)或O(log(N)))實(shí)現(xiàn)8w+的QPS,使用流水線批處理可以達(dá)到100w。

從性能角度來(lái)看,Redis可以稱為高性能的緩存解決方案。

Redis為什么這么快

面試時(shí)經(jīng)常被問到Redis高性能的原因,典型回答是下面這些:

  1. C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),雖然C語(yǔ)言有助于Redis的性能,但語(yǔ)言并不是核心因素。
  2. 基于內(nèi)存實(shí)現(xiàn):僅內(nèi)存I/O,相對(duì)于其他基于磁盤的數(shù)據(jù)庫(kù)(MySQL等),Redis具有純內(nèi)存操作的自然性能優(yōu)勢(shì)。
  3. I/O復(fù)用模型,基于epoll/select/kqueue等I/O多路復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)高吞吐量網(wǎng)絡(luò)I/O。
  4. 單線程模型,單線程無(wú)法充分利用多核,但另一方面,它避免了多線程的頻繁上下文切換以及鎖等同步機(jī)制的開銷。

為什么Redis選擇單線程?

上面回答了是單線程的,接著會(huì)問為啥采用單線程模型。

Redis的CPU通常不會(huì)成為性能瓶頸,因?yàn)橥ǔG闆r下Redis要么受到內(nèi)存限制,要么受到網(wǎng)絡(luò)限制。例如,使用流水線技術(shù),在平均Linux系統(tǒng)上運(yùn)行的Redis甚至可以每秒處理100萬(wàn)個(gè)請(qǐng)求,因此,如果應(yīng)用程序主要使用O(N)或O(log(N))命令,它幾乎不會(huì)使用太多CPU。

這基本上意味著CPU通常不是數(shù)據(jù)庫(kù)的瓶頸,因?yàn)榇蠖鄶?shù)請(qǐng)求不會(huì)占用太多CPU資源,而是占用I/O資源。特別是對(duì)于Redis來(lái)說(shuō),如果不考慮像RDB/AOF這樣的持久性方案,Redis是完全的內(nèi)存操作,非??焖佟edis的真正性能瓶頸是網(wǎng)絡(luò)I/O,即客戶端和服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲,因此Redis選擇了單線程的I/O多路復(fù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)其核心網(wǎng)絡(luò)模型。

「實(shí)際上選擇單線程的更具體原因可以總結(jié)如下:」

  1. 避免過(guò)多的上下文切換開銷:在多線程調(diào)度過(guò)程中,需要在CPU之間切換線程上下文,并且上下文切換涉及一系列寄存器替換、程序堆棧重置,甚至包括程序計(jì)數(shù)器、堆棧指針和程序狀態(tài)字等快速表項(xiàng)的退休。因?yàn)閱蝹€(gè)進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程共享進(jìn)程地址空間,線程上下文要比進(jìn)程上下文小得多,在跨進(jìn)程調(diào)度的情況下,需要切換整個(gè)進(jìn)程地址空間。
  2. 避免同步機(jī)制的開銷:如果Redis選擇多線程模型,因?yàn)镽edis是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),不可避免地涉及底層數(shù)據(jù)同步問題,這必然會(huì)引入一些同步機(jī)制,如鎖。我們知道Redis不僅提供簡(jiǎn)單的鍵值數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),還提供列表、集合、哈希等豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)于同步訪問的鎖定具有不同的粒度,這可能會(huì)在數(shù)據(jù)操作期間引入大量的鎖定和解鎖開銷,增加了程序的復(fù)雜性并降低了性能。
  3. 簡(jiǎn)單和可維護(hù)性:Redis的作者Salvatore Sanfilippo(化名antirez)在Redis的設(shè)計(jì)和代碼中有一種近乎偏執(zhí)的簡(jiǎn)單哲學(xué),當(dāng)您閱讀Redis源代碼或向Redis提交PR時(shí),您可以感受到這種偏執(zhí)。因此,簡(jiǎn)單且可維護(hù)的代碼必然是Redis在早期的核心準(zhǔn)則之一,引入多線程不可避免地導(dǎo)致了代碼復(fù)雜性的增加和可維護(hù)性的降低。

Redis真的是單線程的嗎?

在回答這個(gè)問題之前,我們需要澄清“單線程”概念的范圍:它是否涵蓋了核心網(wǎng)絡(luò)模型或整個(gè)Redis?如果是前者,答案是肯定的。Redis的網(wǎng)絡(luò)模型在v6.0之前一直是單線程的;如果是后者,答案是不。Redis早在v4.0版本中就引入了多線程。

  • Redis v4.0(引入多線程進(jìn)行異步任務(wù))
  • Redis v6.0(正式在網(wǎng)絡(luò)模型中實(shí)現(xiàn)I/O多線程)

單線程網(wǎng)絡(luò)模型

從Redis v1.0到v6.0,Redis的核心網(wǎng)絡(luò)模型一直是典型的單Reactor模型:使用epoll/select/kqueue等多路復(fù)用技術(shù)來(lái)處理事件(客戶端請(qǐng)求)在單線程事件循環(huán)中,最后將響應(yīng)數(shù)據(jù)寫回客戶端。

redis-io模型redis-io模型

在這里有幾個(gè)核心概念需要了解。

  • 客戶端:客戶端對(duì)象,Redis是典型的CS架構(gòu)(客戶端<-->服務(wù)器),客戶端通過(guò)套接字與服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò)通道,然后發(fā)送請(qǐng)求的命令,服務(wù)器執(zhí)行請(qǐng)求的命令并回復(fù)。Redis使用client結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)與客戶端相關(guān)的所有信息,包括但不限于包裝套接字連接 -- *conn,當(dāng)前選擇的數(shù)據(jù)庫(kù)指針--*db,讀緩沖區(qū)--querybuf,寫緩沖區(qū)--buf,寫數(shù)據(jù)鏈接列表--reply等。
  • aeApiPoll:I/O多路復(fù)用API,基于epoll_wait/select/kevent等系統(tǒng)調(diào)用封裝,監(jiān)聽讀寫事件以觸發(fā),然后進(jìn)行處理,這是事件循環(huán)(Event Loop)中的核心函數(shù),是事件驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的基礎(chǔ)。
  • acceptTcpHandler:連接響應(yīng)處理器,底層使用系統(tǒng)調(diào)用accept接受來(lái)自客戶端的新連接,并將新連接注冊(cè)綁定命令讀取處理器以進(jìn)行后續(xù)的新客戶端TCP連接處理;除了此處理器外,還有相應(yīng)的acceptUnixHandler用于處理Unix域套接字和acceptTLSHandler用于處理TLS加密連接。
  • readQueryFromClient:命令讀取處理器,用于解析并執(zhí)行客戶端請(qǐng)求的命令。
  • beforeSleep:在事件循環(huán)進(jìn)入aeApiPoll并等待事件到達(dá)之前執(zhí)行的函數(shù)。它包含一些常規(guī)任務(wù),如將來(lái)自client->buf或client->reply的響應(yīng)寫回客戶端、將AOF緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)持久化到磁盤等。還有一個(gè)afterSleep函數(shù),在aeApiPoll之后執(zhí)行。
  • sendReplyToClient:命令回復(fù)處理器,當(dāng)事件循環(huán)后仍然在寫緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)時(shí),將注冊(cè)并綁定到相應(yīng)連接的sendReplyToClient命令,當(dāng)連接觸發(fā)寫就緒事件時(shí),將剩余的寫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫回客戶端。

Redis內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高性能事件庫(kù)AE,基于epoll/select/kqueue/evport,用于為L(zhǎng)inux/MacOS/FreeBSD/Solaris實(shí)現(xiàn)高性能事件循環(huán)模型。Redis的核心網(wǎng)絡(luò)模型正式構(gòu)建在AE之上,包括I/O多路復(fù)用和各種處理器綁定的注冊(cè),所有這些都是基于它實(shí)現(xiàn)的。

redis-io多路復(fù)用redis-io多路復(fù)用

到這里,我們可以描述一個(gè)客戶端從Redis請(qǐng)求命令的工作方式。

  1. Redis服務(wù)器啟動(dòng),打開主線程事件循環(huán),將acceptTcpHandler連接響應(yīng)處理器注冊(cè)到用戶配置的監(jiān)聽端口的文件描述符上,等待新連接的到來(lái)。
  2. 客戶端與服務(wù)器之間建立網(wǎng)絡(luò)連接。
  3. 調(diào)用acceptTcpHandler,主線程使用AE的API將readQueryFromClient命令讀取處理器綁定到新連接的文件描述符上,并初始化一個(gè)client以綁定此客戶端連接。
  4. 客戶端發(fā)送請(qǐng)求命令,觸發(fā)讀就緒事件,主線程調(diào)用readQueryFromClient將客戶端通過(guò)套接字發(fā)送的命令讀入客戶端->querybuf讀緩沖區(qū)。
  5. 接下來(lái)調(diào)用processInputBuffer,在其中使用processInlineBuffer或processMultibulkBuffer來(lái)根據(jù)Redis協(xié)議解析命令,最后調(diào)用processCommand來(lái)執(zhí)行命令。
  6. 根據(jù)請(qǐng)求命令的類型(SET、GET、DEL、EXEC等),分配適當(dāng)?shù)拿顖?zhí)行器來(lái)執(zhí)行,最后調(diào)用addReply系列函數(shù)中的一系列函數(shù)將響應(yīng)數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)客戶端的寫緩沖區(qū)中:client->buf或client->reply,client->buf是首選的寫出緩沖區(qū),具有固定大小的16KB,通??梢跃彌_足夠的響應(yīng)數(shù)據(jù),但如果客戶端在時(shí)間窗口內(nèi)需要非常大的響應(yīng),則它將自動(dòng)切換到client->reply鏈接列表,理論上可以容納無(wú)限數(shù)量的數(shù)據(jù)(受機(jī)器物理內(nèi)存限制)最后,將client添加到LIFO隊(duì)列clients_pending_write。
  7. 在事件循環(huán)中,主線程執(zhí)行beforeSleep -> handleClientsWithPendingWrites,遍歷clients_pending_write隊(duì)列,并調(diào)用writeToClient將客戶端寫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)返回給客戶端,如果寫緩沖區(qū)中仍然有剩余數(shù)據(jù),則注冊(cè)sendReplyToClient命令到連接的回復(fù)處理器,等待客戶端寫入后繼續(xù)在事件循環(huán)中寫回剩余的響應(yīng)數(shù)據(jù)。

對(duì)于那些希望利用多核性能的人來(lái)說(shuō),官方的Redis解決方案簡(jiǎn)單而直接:在同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行更多的Redis實(shí)例。事實(shí)上,為了保證高可用性,一個(gè)在線業(yè)務(wù)不太可能以獨(dú)立運(yùn)行的方式存在。更常見的是使用Redis分布式集群,具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)分片,以提高性能和確保高可用性。

多線程異步任務(wù)

如前所述,Redis在v4.0版本中引入了多線程來(lái)執(zhí)行一些異步操作,主要用于非常耗時(shí)的命令。通過(guò)將這些命令的執(zhí)行設(shè)置為異步,可以避免阻塞單線程事件循環(huán)。

我們知道Redis的DEL命令用于刪除一個(gè)或多個(gè)鍵的存儲(chǔ)值,它是一個(gè)阻塞命令。在大多數(shù)情況下,要?jiǎng)h除的鍵不會(huì)存儲(chǔ)太多值,最多幾十個(gè)或幾百個(gè)對(duì)象,因此可以快速執(zhí)行。但如果要?jiǎng)h除具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)對(duì)象的非常大的鍵值對(duì),則此命令可能會(huì)阻塞至少幾秒鐘,由于事件循環(huán)是單線程的,它會(huì)阻塞隨后的其他事件,從而降低吞吐量。

Redis的作者antirez對(duì)解決這個(gè)問題進(jìn)行了深思熟慮。起初,他提出了一個(gè)漸進(jìn)式的解決方案:使用定時(shí)器和數(shù)據(jù)游標(biāo),他將逐步刪除少量數(shù)據(jù),例如1000個(gè)對(duì)象,最終清除所有數(shù)據(jù)。但這個(gè)解決方案存在一個(gè)致命的缺陷:如果其他客戶端繼續(xù)寫入正在逐步刪除的鍵,而且刪除速度跟不上寫入的數(shù)據(jù),那么內(nèi)存將無(wú)休止地被消耗,這個(gè)問題通過(guò)一個(gè)巧妙的解決方案得以解決,但這個(gè)實(shí)現(xiàn)使Redis更加復(fù)雜。多線程似乎是一個(gè)牢不可破的解決方案:簡(jiǎn)單且容易理解。因此,最終,antirez選擇引入多線程來(lái)執(zhí)行這類非阻塞命令。antirez在他的博客中更多地思考了這個(gè)問題:懶惰的Redis是更好的Redis。

因此,在Redis v4.0之后,已添加了一些非阻塞命令,如UNLINK、FLUSHALL ASYNC、FLUSHDB ASYNC等,它們會(huì)在后臺(tái)線程中執(zhí)行,不會(huì)阻塞主線程事件循環(huán)。這使得Redis可以更好地應(yīng)對(duì)一些特定情況下的命令處理。

多線程異步任務(wù)的主要特點(diǎn):

  1. 后臺(tái)線程:這些異步任務(wù)由一個(gè)或多個(gè)后臺(tái)線程負(fù)責(zé)執(zhí)行,不影響主線程的事件循環(huán),因此主線程可以繼續(xù)處理其他請(qǐng)求。
  2. 非阻塞:異步任務(wù)是非阻塞的,因此它們不會(huì)阻止其他命令的執(zhí)行,即使它們可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成。
  3. 高可用性:通過(guò)將某些耗時(shí)操作轉(zhuǎn)移到后臺(tái)線程,Redis可以更好地保持高可用性。

總結(jié) Redis的網(wǎng)絡(luò)模型是單線程的,這意味著它使用單個(gè)事件循環(huán)來(lái)處理所有客戶端請(qǐng)求。這個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單性和可維護(hù)性,但需要謹(jǐn)慎處理一些可能導(dǎo)致事件循環(huán)阻塞的命令。

為了處理一些非常耗時(shí)的命令,Redis v4.0引入了多線程異步任務(wù)。這些異步任務(wù)在后臺(tái)線程中執(zhí)行,不會(huì)阻塞主線程的事件循環(huán),從而提高了Redis的吞吐量和可用性。

總而言之,Redis的單線程事件循環(huán)和多線程異步任務(wù)的設(shè)計(jì)是為了在性能和簡(jiǎn)單性之間取得平衡,以滿足各種不同用例的需求。理解Redis的這些基本原理對(duì)于使用Redis進(jìn)行高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和緩存非常重要。

多線程網(wǎng)絡(luò)模型

正如前面提到的,Redis最初選擇了單線程的網(wǎng)絡(luò)模型,原因是CPU通常不是性能瓶頸,瓶頸往往是內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò),因此單線程足夠了。那么為什么Redis現(xiàn)在引入了多線程呢?簡(jiǎn)單的事實(shí)是Redis的網(wǎng)絡(luò)I/O瓶頸變得越來(lái)越明顯。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速增長(zhǎng),互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理越來(lái)越多的在線流量,而Redis的單線程模式導(dǎo)致系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)I/O上消耗了大量CPU時(shí)間,從而降低了吞吐量。提高Redis性能有兩種方式:

  1. 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)I/O模塊
  2. 提高機(jī)器內(nèi)存讀寫速度

后者依賴于硬件的發(fā)展,目前尚無(wú)法解決。因此,我們只能從前者入手,網(wǎng)絡(luò)I/O的優(yōu)化可以分為兩個(gè)方向:

  1. 零拷貝技術(shù)或DPDK技術(shù)
  2. 利用多核

零拷貝技術(shù)存在局限性,無(wú)法完全適應(yīng)像Redis這樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)I/O場(chǎng)景。DPDK技術(shù)通過(guò)繞過(guò)內(nèi)核棧來(lái)繞過(guò)NIC I/O,過(guò)于復(fù)雜,需要內(nèi)核甚至硬件的支持。

因此,充分利用多個(gè)核心是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)I/O最具成本效益的方式。

在6.0版本之后,Redis正式將多線程引入核心網(wǎng)絡(luò)模型中,也稱為I/O線程,現(xiàn)在Redis具有真正的多線程模型。在前面的部分中,我們了解了Redis 6.0之前的單線程事件循環(huán)模型,實(shí)際上是一個(gè)非常經(jīng)典的反應(yīng)器模型。

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反應(yīng)器模式在Linux平臺(tái)上的大多數(shù)主流高性能網(wǎng)絡(luò)庫(kù)/框架中都有應(yīng)用,比如netty、libevent、libuv、POE(Perl)、Twisted(Python)等。

反應(yīng)器模式實(shí)際上是指使用I/O多路復(fù)用(I/O multiplexing)+非阻塞I/O(non-blocking I/O)模式。

Redis的核心網(wǎng)絡(luò)模型,直到6.0版本,都是單一的反應(yīng)器模型:所有事件都在單一線程中處理,盡管在4.0版本中引入了多線程,但更多是用于特定場(chǎng)景的補(bǔ)?。▌h除超大鍵值等),不能被視為核心網(wǎng)絡(luò)模型的多線程。

一般來(lái)說(shuō),單一反應(yīng)器模型,在引入多線程后,會(huì)演變?yōu)槎喾磻?yīng)器模型,具有以下基本工作模型。

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與單一線程事件循環(huán)不同,這種模式有多個(gè)線程(子反應(yīng)器),每個(gè)線程維護(hù)一個(gè)獨(dú)立的事件循環(huán),主反應(yīng)器接收新連接并將其分發(fā)給子反應(yīng)器進(jìn)行獨(dú)立處理,而子反應(yīng)器則將響應(yīng)寫回客戶端。

多反應(yīng)器模式通??梢缘韧贛aster-Workers模式,比如Nginx和Memcached使用這種多線程模型,盡管項(xiàng)目之間的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)略有不同,但總體模式基本一致。

Redis多線程網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)

Redis也實(shí)現(xiàn)了多線程,但不是標(biāo)準(zhǔn)的多反應(yīng)器/主工作模式。讓我們先看一下Redis多線程網(wǎng)絡(luò)模型的一般設(shè)計(jì)。

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  1. Redis服務(wù)器啟動(dòng),打開主線程事件循環(huán),將acceptTcpHandler連接答復(fù)處理器注冊(cè)到與用戶配置的監(jiān)聽端口對(duì)應(yīng)的文件描述符,并等待新連接的到來(lái)。
  2. 客戶端與服務(wù)器之間建立網(wǎng)絡(luò)連接。
  3. 調(diào)用acceptTcpHandler,主線程使用AE的API將readQueryFromClient命令讀取處理器綁定到與新連接對(duì)應(yīng)的文件描述符上,并初始化一個(gè)客戶端以綁定這個(gè)客戶端連接。
  4. 客戶端發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求命令,觸發(fā)一個(gè)讀就緒事件。但不是通過(guò)套接字讀取客戶端的請(qǐng)求命令,而是服務(wù)器的主線程首先將客戶端放入LIFO隊(duì)列clients_pending_read中。
  5. 在事件循環(huán)中,主線程執(zhí)行beforeSleep –> handleClientsWithPendingReadsUsingThreads,使用輪詢的負(fù)載均衡策略將clients_pending_read隊(duì)列中的連接均勻地分配給I/O線程。I/O線程通過(guò)套接字讀取客戶端的請(qǐng)求命令,將其存儲(chǔ)在client->querybuf中并解析第一個(gè)命令,但不執(zhí)行它,同時(shí)主線程忙于輪詢并等待所有I/O線程完成讀取任務(wù)。
  6. 當(dāng)主線程和所有I/O線程都完成讀取時(shí),主線程結(jié)束忙碌的輪詢,遍歷clients_pending_read隊(duì)列,執(zhí)行所有已連接客戶端的請(qǐng)求命令,首先調(diào)用processCommandResetClient來(lái)執(zhí)行已解析的第一個(gè)命令,然后調(diào)用processInputBuffer來(lái)解析和執(zhí)行客戶端連接的所有命令,使用processInlineBuffer或processMultibulkBuffer根據(jù)Redis協(xié)議解析命令,最后調(diào)用processCommand來(lái)執(zhí)行命令。
  7. 根據(jù)所請(qǐng)求命令的類型(SET、GET、DEL、EXEC等),分配相應(yīng)的命令執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行它,最后調(diào)用addReply系列函數(shù)中的一系列函數(shù)將響應(yīng)數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的客戶端寫出緩沖區(qū):client->buf或client->reply,client->buf是首選的寫出緩沖區(qū),大小固定為16KB,通常足夠緩沖足夠的響應(yīng)數(shù)據(jù),但如果客戶端需要在時(shí)間窗口內(nèi)響應(yīng)大量數(shù)據(jù),則會(huì)自動(dòng)切換到client->reply鏈表,理論上可以容納無(wú)限量的數(shù)據(jù)(受到機(jī)器物理內(nèi)存的限制),最后將客戶端添加到LIFO隊(duì)列clients_pending_write中。
  8. 在事件循環(huán)中,主線程執(zhí)行beforeSleep –> handleClientsWithPendingWritesUsingThreads,使用輪詢的負(fù)載均衡策略將clients_pending_write隊(duì)列中的連接均勻地分配給I/O線程和主線程本身。I/O線程通過(guò)調(diào)用writeToClient將客戶端寫緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫回客戶端,而主線程則忙于輪詢,等待所有I/O線程完成寫入任務(wù)。
  9. 當(dāng)主線程和所有I/O線程都完成寫入時(shí),主線程結(jié)束忙碌的輪詢,遍歷clients_pending_write隊(duì)列。如果客戶端寫緩沖區(qū)中還有數(shù)據(jù),它將注冊(cè)sendReplyToClient以等待連接的寫準(zhǔn)備就緒事件,并等待客戶端寫入,然后繼續(xù)在事件循環(huán)中寫回剩余的響應(yīng)數(shù)據(jù)。

大部分邏輯與之前的單線程模型相同,唯一的改變是將讀取客戶端請(qǐng)求和寫回響應(yīng)數(shù)據(jù)的邏輯異步化到I/O線程中。這里需要特別注意的是,I/O線程只負(fù)責(zé)讀取和解析客戶端命令,實(shí)際的命令執(zhí)行最終是在主線程上完成的。

總結(jié)

當(dāng)面試官再問Redis為啥這么快時(shí)別傻傻再回答Redis是單線程了,否則只能回去等通知了。

Redis的多線程網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)將讀取和寫回?cái)?shù)據(jù)的任務(wù)異步化,以及更好地利用多核CPU,從而提高了Redis在處理大量在線流量時(shí)的性能表現(xiàn)。

1.「多線程設(shè)計(jì)」:

  • Redis多線程模型包括一個(gè)主線程(Main Reactor)和多個(gè)I/O線程(Sub Reactors)。
  • 主線程負(fù)責(zé)接受新的連接,并將其分發(fā)到I/O線程進(jìn)行獨(dú)立處理。
  • I/O線程負(fù)責(zé)讀取客戶端的請(qǐng)求命令,但不執(zhí)行它們。
  • 主線程負(fù)責(zé)執(zhí)行客戶端的請(qǐng)求命令,包括解析和執(zhí)行。
  • 響應(yīng)數(shù)據(jù)由I/O線程寫回客戶端。

2.「異步讀寫」:Redis的多線程模型異步化了讀取客戶端請(qǐng)求和寫回響應(yīng)數(shù)據(jù)的過(guò)程??蛻舳苏?qǐng)求首先被放入待讀取隊(duì)列,然后由I/O線程讀取。執(zhí)行命令仍然在主線程上進(jìn)行,但這種異步化提高了系統(tǒng)的并發(fā)性和吞吐量。

責(zé)任編輯:武曉燕 來(lái)源: 架構(gòu)精進(jìn)之路
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