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前言

工作中我們經常會用到Redis，單機的Redis的併發量可以支援萬級別，那麼為什麼Redis為什麼會如此的快呢?

關於這個問題我們可以從如下的幾個方面來分析：

讀寫操作單執行緒

通常很多人都說Reids是單執行緒的，其實這句話不夠嚴謹，從嚴格意義上來講Redis並不是單執行緒，Redis的單執行緒指的是：Redis的網路IO和相關鍵值對的讀寫操作是單執行緒的。但 Redis 的其他功能，比如持久化、非同步刪除、叢集資料同步等，還是有其他的執行緒完成的。

為什麼Redis的讀寫會採用單執行緒操作，具體原因如下：

• 1.多執行緒需要進行上下文的切換，而基於單執行緒無需進行上下文切換，節省CPU效能開銷
• 2.多執行緒會存在資源共享和併發問題，為了解決問題就會引入鎖進位制來進行保護，那麼會降低系統程式碼的易除錯性和可維護性。而基於單執行緒我們無需考慮這些問題。

基於記憶體實現

記憶體讀寫比比磁碟讀寫快10倍以上。而Redis是基於記憶體實現，相對於資料存在磁碟的資料庫，節省磁碟磁碟I/O的消耗,所以速度很快。

高效的資料結構

Redis 的底層資料結構一共有6種，分別是，簡單動態字串，雙向連結串列，壓縮列表，雜湊表，跳錶和整數陣列，它們和資料型別的對應關係如下圖所示：

例如Redis的List的資料結構儲存，當滿足以下條件時資料會使用壓縮列表儲存，否則會採用雙向連結串列儲存。 - 1.列表物件儲存的所有字串元素的長度都小於64位元組 - 2.列表物件儲存的元素數量小於512個。

高效能的IO模型

常見網路IO模型

常見的網路I/O模型分為：同步阻塞式IO、同步非阻塞式IO、 多路複用IO模型、 非同步IO。

• 同步阻塞式I/O:程式用IO呼叫開始，直到系統呼叫返回，在這段時間內，程序是阻塞的。直到返回成功後，應用程式開始處理使用者空間的快取區資料.簡稱BIO模型。

• 同步非阻塞式I/O：當前連線就變成了非阻塞IO。使用非阻塞模式的IO讀寫，叫做同步非阻塞IO（None Blocking IO)簡稱NIO模型。

• I/O多路複用：同一執行緒可以監視多個檔案控制代碼,一旦某個檔案控制代碼就緒，就能夠通知應用程式進行相應的讀寫操作。

• 非同步I/O：使用者執行緒通過系統呼叫，向核心註冊某個IO操作。核心在整個IO操作（包括資料準備、資料複製）完成後，通知使用者程式，執行後續的業務操作。

Redis 多路複用I/O模型具體實現

Redis中採用的單執行緒Reactor網路模型,底層是基於IO多路複用，Redis多路複用具體實現如下：

• 1.核心可同時監聽多個監聽套接字和多個已連線套接字。
• 2.一旦核心監聽到套接字上有資料返回,就會觸發相應的事件，這些事件會被放進一個事件佇列，Redis單執行緒對該事件佇列不斷進行處理,事件進行處理時,會呼叫相應的處理函式,及時響應客戶端。

所以Redis可以同時處理多個客戶端請求，從而提升併發性。

I/O模型缺點

• 1.一個執行緒支援處理的連線數非常有限CPU很容易打滿，效能方面有明顯瓶頸；
• 2、任意一個請求在server中一旦發生耗時，都會影響整個server的效能，也就是說後面的請求都要等前面這個耗時請求處理完成，自己才能被處理到.

總結

本文從幾個方面講解了Redis為什麼這麼快，我們需要掌握其相關的原理，才能在使用過程中注意那些操作會影響到Redis的效能。