【Redis】redis 高性能--线程模型以及epoll网络框架

目录

一.前言

二.多线程的弊端

[2.1 锁的开销问题](#2.1 锁的开销问题)

[2.2 多线程上下文切换带来的额外开销](#2.2 多线程上下文切换带来的额外开销)

[2.3 多线程占用内存成本增高](#2.3 多线程占用内存成本增高)

[三.基本IO模型与epoll 模式](#三.基本IO模型与epoll 模式)

[3.1 基本IO模型](#3.1 基本IO模型)

[3.2 单线程处理机制](#3.2 单线程处理机制)

四.总结


一.前言

我们经常讨论到,redis 是单线程,那为什么单线程的性能还这么高,能够达到 10w+ QPS。

二.多线程的弊端

2.1 锁的开销问题

多线程的使用,需要我们注意共享资源的并发控制问题,控制并发问题需要我们用锁机制,加锁就会带来代码的可维护性和易调试的增大。

2.2 多线程上下文切换带来的额外开销

在单个处理器的时期,操作系统就能处理多线程并发任务。处理器给每个线程分配 CPU 时间片(Time Slice),线程在分配获得的时间片内执行任务。

CPU 时间片是 CPU 分配给每个线程执行的时间段,一般为几十毫秒。在这么短的时间内线程互相切换,我们根本感觉不到,所以看上去就好像是同时进行的一样。

时间片决定了一个线程可以连续占用处理器运行的时长。当一个线程的时间片用完了,或者因自身原因被迫暂停运行了,这个时候,另外一个线程(可以是同一个线程或者其它进程的线程)就会被操作系统选中,来占用处理器。这种一个线程被暂停剥夺使用权,另外一个线程被选中开始或者继续运行的过程就叫做上下文切换(Context Switch)。

而多线程的上下文切换频繁的话,会造成性能问题,时间开销会变大。

为了避免以上问题,redis采用了单线程模式

2.3 多线程占用内存成本增高

JVM里对象是堆里面的,但是线程是独立空间,当多线程的时候,内存空间的成本就会有所增高。

三.基本IO模型与epoll 模式

通常来说,单线程的处理能力要比多线程差很多,但是 Redis 却能使用单线程模型达到每秒数十万级别的处理能力,这是为什么呢?其实,这是 Redis 多方面设计选择的一个综合结果。主要体现在两点上

一方面,Redis 的大部分操作在内存上完成,再加上它采用了高效的数据结构,例如哈希表和跳表,这是它实现高性能的一个重要原因。

另一方面,就是 Redis 采用了多路复用机制,使其在网络 IO 操作中能并发处理大量的客户端请求,实现高吞吐率。接下来,我们就重点学习下多路复用机制。

3.1 基本IO模型

3.2 单线程处理机制

四.总结

1、大部分操作在内存完成

2、采用高效的数据结果,比如哈希表和跳表

3、采用了IO多路复用机制:使其在网络IO操作中能并发处理大量的客户端请求

注意:在redis 6.0 单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的。

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