Redis 官方在 2020 年 5 月正式推出 6.0 版本，提供很多振奋人心的新特性，所以备受关注。
❝码老湿，提供了啥特性呀？知道了我能加薪么？
主要特性如下：
- 多线程处理网络 IO；
- 客户端缓存；
- 细粒度权限控制（ACL）；
RESP3协议的使用；- 用于复制的 RDB 文件不在有用，将立刻被删除；
- RDB 文件加载速度更快；
其中备受关注的就是「多线程模型 + 客户端缓存」，我们只有掌握了新特性原理，才能判断什么时候使用 6.0 版本，如何用的更好更快，不踩坑。
本篇先从 Redis 多线程模型开始，至于客户端缓存、等且听下回分解。
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❝码老湿，Redis 6.0 之前为什么不使用多线程？
官方答复：
- 使用 Redis 时，几乎不存在 CPU 成为瓶颈的情况， Redis 主要受限于内存和网络。
- 在一个普通的 Linux 系统上，Redis 通过使用
pipelining每秒可以处理 100 万个请求，所以如果应用程序主要使用 O(N) 或O(log(N)) 的命令，它几乎不会占用太多 CPU。 - 使用了单线程后，可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现优异，但是它却引入了程序执行顺序的不确定性，带来了并发读写的一系列问题，增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、甚至加锁解锁、死锁造成的性能损耗。
Redis 通过 AE 事件模型以及 IO 多路复用等技术，处理性能非常高，因此没有必要使用多线程。
单线程机制让 Redis 内部实现的复杂度大大降低，Hash 的惰性 Rehash、Lpush 等等『线程不安全』的命令都可以无锁进行。
在《Redis 为什么这么快？》码哥有详细介绍快的原理。
❝Redis 6.0 之前单线程指的是 Redis 只有一个线程干活么？
非也，Redis 在处理客户端的请求时，包括获取 (socket 读)、解析、执行、内容返回 (socket 写) 等都由一个顺序串行的主线程处理，这就是所谓的「单线程」。
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 Socket 队列中，当 socket 可读则交给单线程事件分发器逐个被执行。
此外，有些命令操作可以用后台线程或子进程执行（比如数据删除、快照生成、AOF 重写）。
❝码老湿，那 Redis 6.0 为啥要引入多线程呀？
随着硬件性能提升，Redis 的性能瓶颈可能出现网络 IO 的读写，也就是：单个线程处理网络读写的速度跟不上底层网络硬件的速度。
读写网络的 read/write 系统调用占用了Redis 执行期间大部分CPU 时间，瓶颈主要在于网络的 IO 消耗, 优化主要有两个方向:
- 提高网络 IO 性能，典型的实现比如使用
DPDK来替代内核网络栈的方式。 - 使用多线程充分利用多核，提高网络请求读写的并行度，典型的实现比如
Memcached。
添加对用户态网络协议栈的支持，需要修改 Redis 源码中和网络相关的部分（例如修改所有的网络收发请求函数），这会带来很多开发工作量。
而且新增代码还可能引入新 Bug，导致系统不稳定。
所以，Redis 采用多个 IO 线程来处理网络请求，提高网络请求处理的并行度。
需要注意的是，Redis 多 IO 线程模型只用来处理网络读写请求，对于 Redis 的读写命令，依然是单线程处理。
这是因为，网络处理经常是瓶颈，通过多线程并行处理可提高性能。
而继续使用单线程执行读写命令，不需要为了保证 Lua 脚本、事务、等开发多线程安全机制，实现更简单。
架构图如下：
图片来源：后端研究所
❝主线程与 IO 多线程是如何实现协作呢？
如下图：
Redis多线程与IO线程
主要流程：
- 主线程负责接收建立连接请求，获取
socket放入全局等待读处理队列； - 主线程通过轮询将可读
socket分配给 IO 线程； - 主线程阻塞等待 IO 线程读取
socket完成； - 主线程执行 IO 线程读取和解析出来的 Redis 请求命令；
- 主线程阻塞等待 IO 线程将指令执行结果回写回
socket完毕； - 主线程清空全局队列，等待客户端后续的请求。
思路：将主线程 IO 读写任务拆分出来给一组独立的线程处理，使得多个 socket 读写可以并行化，但是 Redis 命令还是主线程串行执行。
❝如何开启多线程呢？
Redis 6.0 的多线程默认是禁用的，只使用主线程。如需开启需要修改 redis.conf 配置文件：io-threads-do-reads yes。
❝码老湿，线程数是不是越多越好？
当然不是，关于线程数的设置，官方有一个建议：4 核的机器建议设置为 2 或 3 个线程，8核的建议设置为 6 个线程，线程数一定要小于机器核数。
线程数并不是越大越好，官方认为超过了 8 个基本就没什么意义了。
另外，开启多线程后，还需要设置线程数，否则是不生效的。
io-threads 4
总结与思考
随着互联网的飞速发展，互联网业务系统所要处理的线上流量越来越大，Redis 的单线程模式会导致系统消耗很多 CPU 时间在网络 I/O 上从而降低吞吐量，要提升 Redis 的性能有两个方向：
- 优化网络 I/O 模块
- 提高机器内存读写的速度
后者依赖于硬件的发展，暂时无解。所以只能从前者下手，网络 I/O 的优化又可以分为两个方向：
- 零拷贝技术或者 DPDK 技术
- 利用多核优势
模型缺陷
Redis 的多线程网络模型实际上并不是一个标准的 Multi-Reactors/Master-Workers模型。
Redis 的多线程方案中，I/O 线程任务仅仅是通过 socket 读取客户端请求命令并解析，却没有真正去执行命令。
所有客户端命令最后还需要回到主线程去执行，因此对多核的利用率并不算高，而且每次主线程都必须在分配完任务之后忙轮询等待所有 I/O 线程完成任务之后才能继续执行其他逻辑。
在我看来，Redis 目前的多线程方案更像是一个折中的选择：既保持了原系统的兼容性，又能利用多核提升 I/O 性能。
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