阿里二面:Redis是单线程还是多线程?为什么这么设计?

文摘   2024-09-13 12:59   四川  

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Redis是单线程还是多线程,这个是大厂面试经常被问到的话题,下面我全面来详解Redis究竟是单线程还是多线程?以及背后的设计原因@mikechen


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Redis单线程

Redis 在 4.0 之前,采用单线程模式,比如:处理网络 I/O 、和键值存储操作,就是单线程模式。

为什么在Redis 4.0之前,会采用单线程模式呢?

为什么采用单线程?

我们都知道,Redis采用内存访问,这也是Redis为什么快最核心的原因。

比如:大多数 Redis 操作(如 :GET、SET...)等这些数据结构操作,都是非常简单高效的动作。

在内存的性能都是非常高的,比如:大部分都是:O(1) 的算法复杂度。

所以,性能非常快,完全不需要多线程来加速,单线程即可。

如果,你一定要采用多线程,那就一定会涉及到:多线程的上线文切换。

在多线程中,频繁的上下文切换,会给系统带来性能损耗。

而 Redis 单线程模式完全避免了线程切换的开销,CPU 可以更集中地处理客户端请求。

以及,多线程编程需要处理复杂的并发问题,如锁、死锁...等问题。

所以,两者取其中,采用单线程模既就保证操作的性能高效,也同时避免了这些问题,保持了简单和性能。

所以,这才是为什么采用单线程的本质。

IO多路复用

另外一个非常重要的,就不得不谈到:“IO多路复用”。

通过 IO 多路复用技术,单线程仍然可以高效处理大量并发连接,而不需要多个线程来处理不同的请求。

比如:Redis 使用 I/O 多路复用(select/epoll/kqueue... 等) ,来处理多个客户端连接。

select这是一个较为古老的 I/O 多路复用机制,在几乎所有操作系统中都支持,但在高并发场景下性能较差。

所以,后续升级为了“epoll",Redis 在 Linux 系统中默认使用 epoll。

epoll是Linux 系统中的高效 I/O 多路复用系统调用,适合处理大量并发连接。

I/O 多路复用可以同时管理大量并发连接,尤其是像 epoll 、和 kqueue 这种事件驱动模型。

能够在大量连接中只处理发生事件的连接,提升了系统的并发处理能力。

Redis多线程

很多同学肯定会有这样的疑问:既然单线程可以解决问题,为什么又会涉及到“多线程”呢?

这是由于,网络 I/O的瓶颈依然会存在,在 Redis 6.0 之后,Redis 引入了多线程,主要用于优化高并发场景下的 网络 I/O。

通过引入多线程,Redis 能够在高并发环境中更有效地处理客户端请求,特别是减少了网络 I/O 的瓶颈。

如下图所示:

当 Redis 需要处理大量网络请求时,(尤其是在高并发下)。

由于单线程的处理顺序,网络 I/O 、和实际的命令,处理都在同一个线程中进行,这导致了网络 I/O 处理的性能瓶颈。

所以,Redis 6.0 之后,Redis 可以使用多个线程来处理网络请求的读写操作。

网络 I/O 是高并发场景下的主要瓶颈之一,通过并行化网络 I/O。

Redis 可以在多个线程中同时处理多个客户端连接的读写数据,这大大提高了系统的吞吐量。

所以,Redis是单线程还是多线程?这取决于你目前使用的版本号,高版本有做多线程的优化。

以上


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