Redis 为什么快?

接触Redis使用快一年多了,目前除了集群部署(非主从)还没有实际操作以外,对Redis的搭建,常规操作,基本原理,持久化方式等都已经很熟练了。

但是目前为止对于Redis为什么快,都只知道因为是内存操作,所以快,经过查阅资料,具体有以下原因,这里也针对几点详细探究下,以学习记录;

  1. 纯内存访问,内存响应大约100纳秒,这也就是Redis快的基础
  2. 非阻塞IO,Redis采用epoll作为多路复用技术的实现;
  3. 单线程避免多线程切换,竞态而产生的消耗
  • 为什么使用单线程

    通过官方FAQ了解到CPU并不是Redis的瓶颈,最有瓶颈的可能是内存的大小或者网络;例如一般linux系统下每秒可以发送一百万个请求,所以如果应用程序主要使用O(N)或O(log(N))命令,很难使用到太多的CPU;不过也提到在4.0版本中,将会加入多线程,目前仅限于后台删除对象,及阻止通过Redis实施的命令;这里也说明了Redis快的基础;并不是不用,而是因为太快了,没必要用。。就是这么傲娇。。

    image
  • Redis单线程模型

    Redis客户端对服务端的每次调用,都需经历发送命令、执行命令、返回命令三个过程,因为Redis是单线程来处理命令的,所以在执行阶段,每一条到达服务端的命令都不会执行,而是先进入队列,然后逐个执行;但是多个客户端发送的命令执行顺序是不确定的,但是确定不会有两条命令被同时执行,不会产生并发问题;

  • 多路复用IO技术-epoll

    多路复用目前有以下几个技术:select,poll,epoll

    • select

      select==>时间复杂度O(n)
      它仅仅知道了,有I/O事件发生了,却并不知道是哪那几个流(可能有一个,多个,甚至全部),我们只能无差别轮询所有流,找出能读出数据,或者写入数据的流,对他们进行操作。所以select具有O(n)的无差别轮询复杂度,同时处理的流越多,无差别轮询时间就越长。

    • poll

      poll==>时间复杂度O(n)
      poll本质上和select没有区别,它将用户传入的数组拷贝到内核空间,然后查询每个fd对应的设备状态, 但是它没有最大连接数的限制,原因是它是基于链表来存储的.

    • epoll

      poll可以理解为event poll,不同于忙轮询和无差别轮询,epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动(每个事件关联上fd)的,此时我们对这些流的操作都是有意义的。(复杂度降低到了O(1))

      可以使用快递的例子来通俗的解释一下

      收快递,你不知道什么时候快递来,然后没别的事干,就去睡觉等快递主动打电话你了,这就是阻塞了;
      还有一种就是你主动每分钟给快递员打电话问到了没,这就是非阻塞忙轮询
      忙轮询下如果快递员一直没到,则会消耗话费啊,时间等资源;
      select,poll感觉就是监控,快递没来的时候,空闲的时候,就会让你睡觉,当来了的时候会把你弄醒;但是有一个缺点,如果你有好多个快递,那他不知道是哪个快递,只会告诉你快递来了,然后你又得挨个打电话轮询一遍,这就是无差别轮询,同样会造成不必要的浪费
      epoll则不会,他会告诉你是哪个快递到了,这样的话我们就可以直接打电话拿快递了。。

最后

epoll并不是银弹,还是要根据自身的业务去进行选型,如果连接数少且十分活跃的情况下,使用select会比epoll要好

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