Redis之单线程模型

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Redis客户端对服务端的每次调用都经历了发送命令,执行命令,返回结果三个过程。其中执行命令阶段,由于Redis是单线程来处理命令的,所有每一条到达服务端的命令不会立刻执行,所有的命令都会进入一个队列中,然后逐个被执行。并且多个客户端发送的命令的执行顺序是不确定的。但是可以确定的是不会有两条命令被同时执行,不会产生并发问题,这就是Redis的单线程基本模型。

redis的多路复用选择器

在IO方面由于是单线程,所以为了提高IO的效率,使用了多路复用的IO模型,Redis 基于 Reactor 模式开发了自己的网络事件处理器: 这个处理器被称为文件事件处理器(file event handler):

  • 文件事件处理器使用 I/O 多路复用(multiplexing)程序来同时监听多个套接字, 并根据套接字目前执行的任务来为套接字关联不同的事件处理器。

  • 当被监听的套接字准备好执行连接应答(accept)、读取(read)、写入(write)、关闭(close)等操作时, 与操作相对应的文件事件就会产生, 这时文件事件处理器就会调用套接字之前关联好的事件处理器来处理这些事件。

单线程模型每秒万级别处理能力的原因

  • 纯内存访问。数据存放在内存中,内存的响应时间大约是100纳秒,这是Redis每秒万亿级别访问的重要基础。
  • 非阻塞I/O,Redis采用epoll做为I/O多路复用技术的实现,再加上Redis自身的事件处理模型将epoll中的连接,读写,关闭都转换为了事件,不在I/O上浪费过多的时间。
  • 单线程避免了线程切换和竞态产生的消耗。
  • Redis采用单线程模型,每条命令执行如果占用大量时间,会造成其他线程阻塞,对于Redis这种高性能服务是致命的,所以Redis是面向高速执行的数据库。
  • Redis为了高效的处理客户端的事件,并没有将持久化文件放在主线程里面进行处理,而是Redis在适当的时机fork子进程来异步的处理这种任务,Redis会fork子进程进行处理持久化文件操作(将数据写到RDB 文件中)。Redis还有一组异步任务处理线程,用于处理不需要主线程同步处理的工作,即处理一些低级别的事件(AOF文件重写)。

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