Redis 知识 -- Redis 为什么这么快

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Redis 什么快?

我们平时说Redis单线程快是指它的请求处理过程非常地快

至于为什么 Redis 是单线程的移步另一篇博客

那么说 Redis 快则不仅仅是说它的单线程处理请求快,它去计算并返回结果操作也很快

它如此优秀的性能主要取决于以下几个方面:

  1. 纯内存操作

  2. 数据结构简单

  3. 使用IO多路复用技术

  4. 非CPU密集型任务

  5. 单线程的优势

纯内存操作

Redis是一个内存数据库,它的数据都存储在内存中,这意味着我们读写数据都是在内存中完成,这个速度是非常快的。

Redis是一个KV内存数据库,它内部构建了一个哈希表,根据指定的KEY访问时,只需要O(1)的时间复杂度就可以找到对应的数据。同时,Redis提供了丰富的数据类型,并使用高效的操作方式进行操作,这些操作都在内存中进行,并不会大量消耗CPU资源,所以速度极快。

数据结构简单

数据结构简单,对数据操作也简单,Redis中的数据结构是专门进行设计的;

使用IO多路复用技术

Redis采用单线程,那么它是如何处理多个客户端连接请求呢?

Redis采用了IO多路复用技术和非阻塞IO,这个技术由操作系统实现提供,Redis可以方便地操作系统的API即可。Redis可以在单线程中监听多个Socket的请求,在任意一个Socket可读/可写时,Redis去读取客户端请求,在内存中操作对应的数据,然后再写回到Socket中。

整个过程非常高效,Redis利用了IO多路复用技术的事件驱动模型,保证在监听多个Socket连接的情况下,只针对有活动的Socket采取反应。

非CPU密集型任务

采用单线程的缺点很明显,无法使用多核CPU。Redis作者提到,由于 Redis 的大部分操作并不是 CPU 密集型任务,而Redis的瓶颈在于内存网络带宽

在高并发请求下,Redis需要更多的内存和更高的网络带宽,否则瓶颈很容易出现在内存不够用和网络延迟等待的情况。

当然,如果觉得单个Redis实例的性能不足以支撑业务,Redis作者推荐部署多个Redis节点,组成集群的方式来利用多核CPU的能力,而不是在单个实例上使用多线程来处理。

单线程的优势

基于以上特性,Redis采用单线程已足够达到非常高的性能,所以Redis没有采用多线程模型。

另外,单线程模型还带了以下好处:

  1. 没有了多线程上下文切换的性能损耗

  2. 没有了访问共享资源加锁的性能损耗

  3. 开发和调试非常友好,可维护性高

所以Redis正是基于以上这些方面,所以采用了单线程模型来完成请求处理的工作。