03 高性能IO模型:采用多路复用机制的“单线程”Redis

本篇重点

三个问题:

“Redis真的只有单线程吗?”
“为什么用单线程?”
“单线程为什么这么快?”

  1. “Redis真的只有单线程吗?”
  • 否,“单线程”指的是Redis的网络IO和键值对读写是由一个线程完成的[1]
  • Redis的其他功能由额外线程完成:持久化、异步删除、集群数据同步等
  • 网络IO和键值对读写即Socket编程中的如下步骤
    • 网络IO:bind/listen、accept、parse、send/recv
    • KV读写:GET/PUT…
      basicIO
  1. “Redis为什么用单线程?”
  • 多线程的开销:共享资源的并发访问控制,互斥锁等待,导致并转串
  1. “单线程Redis为什么那么快?”
  • 大部分操作在内存完成(硬件速度)
  • 高效数据结构(哈希表、跳表等)
  • IO多路复用机制:使其在网络IO中能并发处理大量客户端请求,实现高吞吐率
  1. 多路复用机制

网络操作的基本IO模型、潜在阻塞点(Redis采用单线程IO,若被阻塞将无法进行多路复用)

  • 基本IO模型:
    basicIO

  • 阻塞点:accept()、recv()、send()

  • Socket网络模型本身支持非阻塞模式

调用方法 返回套接字类型 非阻塞模式 效果
socket() 主动套接字
listen() 监听套接字 可设置 accept()非阻塞
accept() 已连接套接字 可设置 send()/recv()非阻塞
  1. 基于多路复用的高性能IO模型
  • Linux多路复用机制——一个线程处理多个IO流,如select/epoll
  • 基于多路复用的Redis高性能IO模型
    RedisIO
  • 在请求到达时,如何通知到Redis线程?

    基于事件的回调机制(select/epoll提供)
    事件被放入事件队列,Redis单线程对该事件队列进行处理。

QA

“Redis基本IO模型”中的潜在性能瓶颈?

图片来源于极客时间专栏《Redis核心技术与实战》


  1. Redis6.0开始,将网络IO和键值对读写分开处理——网络请求解析线程(支持网络快速读写)、读写处理(主线程) ↩︎

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