【后端面经】【缓存】36|Redis 单线程:为什么 Redis 用单线程而 Memcached 用多线程?--epoll调用和中断

简介: 【5月更文挑战第18天】`epoll`包含红黑树和就绪列表,用于高效管理文件描述符。关键系统调用有3个:`epoll_create()`创建epoll结构,`epoll_ctl()`添加/删除/修改文件描述符,`epoll_wait()`获取就绪文件描述符。`epoll_wait()`可设置超时时间(-1阻塞,0立即返回,正数等待指定时间)。当文件描述符满足条件(如数据到达)时,通过中断机制(如网卡或时钟中断)更新就绪列表,唤醒等待的进程。

再介绍一下epoll的基本结构和系统调用

epoll里有两个关键结构。一个是红黑树,每一个节点都代表了一个文件描述符;另外一个是双向链表,也叫做就绪列表。

为了维护epoll的结构,有三个关键的系统调用。

  1. epoll_create:也就是创建一个epoll结构

  2. epoll_ctl:管理epoll里面那些文件描述符,简单来说就是增删改查那些文件描述符

  3. epoll_wait:根据你的要求,返回符合条件的文件描述符,也就是查。

那么显然你可以猜到,如果你写一个从网络中读取数据的程序,看起来应该是这样的

epoll = epoll_create();
// fd 是一个套接字对应的文件描述符,并且告诉它,你关心读事件
// 你可以加很多个
epoll_ctl(epoll, ADD, fd, READ)
while true {
  // 你需要可读数据的套接字,等待时间是 1000 毫秒
  fds = epoll_wait(epoll, READ, 1000)
  // 一步步处理
}

你可以进一步补充epoll是怎么把文件描述符挪到就绪列表的。

需要注意的是,epoll并不是在我发起epoll调用的时候才把文件描述符挪到就序列表的。而是在epoll创建之后,不管你有没有发起epoll_wait调用,只要文件描述符满足条件了,就会被挪到就绪列表。

发起epoll调用

因此,当你发起epoll_wait的时候,有两种情况。第一种情况是就绪列表里面有符合条件的套接字,直接给你。

第二种情况就是就绪列表里面没有符合条件的套接字,这时候传入不同的超时时间,会有不同的响应。记住关键字,-1永远阻塞,0立刻返回,正数等待直到超时。

如果在发起超时调用的时候,传入的超时时间是-1,那么调用者会被阻塞,直到有满足条件的文件描述符。如果传入的超时时间是0,那么会立刻返回,不管有没有满足条件的文件描述符。如果传入的是正数n,那么就会最多等待n毫秒,直到有数据或超时。

亮点:epoll与中断

可以刷一个亮点,就是epoll怎么知道数据来了?又或者epoll怎么知道超时了?答案是中断,也就是在操作系统基本原理里学到的中断。

每一个和IO有关的文件描述符都有一个对应的驱动,这个驱动会告诉epoll发生了什么。比如说,当有数据发送到网卡的时候,会触发一个中断。借助这个中断,网卡的驱动会告诉epoll,这里有数据了。而超时也是利用了中断,不过是时钟中断。时钟中断之后,内核会去检查发起epoll_wait的线程有没有超时,如果超时了就唤醒这个线程。调用者会得到超时响应。

这部分内容我建议你主动提起,因为很少有面试官会在面试中追问到这里。而且,你可以将比较上层的应用原理和底层的中断机制关联在一起,能体现你计算机基础很扎实。

目录
相关文章
|
监控 NoSQL 安全
如何在 Redis 中正确使用多线程?
【10月更文挑战第16天】正确使用 Redis 多线程需要综合考虑多个因素,并且需要在实践中不断摸索和总结经验。通过合理的配置和运用,多线程可以为 Redis 带来性能上的提升,同时也要注意避免可能出现的问题,以保障系统的稳定和可靠运行。
559 2
|
存储 NoSQL Redis
Redis 新版本引入多线程的利弊分析
【10月更文挑战第16天】Redis 新版本引入多线程是一个具有挑战性和机遇的改变。虽然多线程带来了一些潜在的问题和挑战,但也为 Redis 提供了进一步提升性能和扩展能力的可能性。在实际应用中,我们需要根据具体的需求和场景,综合评估多线程的利弊,谨慎地选择和使用 Redis 的新版本。同时,Redis 开发者也需要不断努力,优化和完善多线程机制,以提供更加稳定、高效和可靠的 Redis 服务。
509 1
|
缓存 NoSQL 中间件
Redis的线程模型
Redis采用单线程模型确保操作的原子性,每次只执行一个操作,避免并发冲突。它通过MULTI/EXEC事务机制、Lua脚本和复合指令(如MSET、GETSET等)保证多个操作要么全成功,要么全失败,确保数据一致性。Redis事务在EXEC前失败则不执行任何操作,EXEC后失败不影响其他操作。Pipeline虽高效但不具备原子性,适合非热点时段的数据调整。Redis 7引入Function功能,支持函数复用,简化复杂业务逻辑。总结来说,Redis的单线程模型简单高效,适用于高并发场景,但仍需合理选择指令执行方式以发挥其性能优势。
500 6
|
NoSQL Redis
单线程传奇Redis,为何引入多线程?
Redis 4.0 引入多线程支持,主要用于后台对象删除、处理阻塞命令和网络 I/O 等操作,以提高并发性和性能。尽管如此,Redis 仍保留单线程执行模型处理客户端请求,确保高效性和简单性。多线程仅用于优化后台任务,如异步删除过期对象和分担读写操作,从而提升整体性能。
442 1
|
存储 运维 NoSQL
Redis为什么最开始被设计成单线程而不是多线程
总之,Redis采用单线程设计是基于对系统特性的深刻洞察和权衡的结果。这种设计不仅保持了Redis的高性能,还确保了其代码的简洁性、可维护性以及部署的便捷性,使之成为众多应用场景下的首选数据存储解决方案。
467 1
|
NoSQL Redis 数据库
Redis单线程模型 redis 为什么是单线程?为什么 redis 单线程效率还能那么高,速度还能特别快
本文解释了Redis为什么采用单线程模型,以及为什么Redis单线程模型的效率和速度依然可以非常高,主要原因包括Redis操作主要访问内存、核心操作简单、单线程避免了线程竞争开销,以及使用了IO多路复用机制epoll。
699 0
Redis单线程模型 redis 为什么是单线程?为什么 redis 单线程效率还能那么高,速度还能特别快
|
NoSQL 网络协议 应用服务中间件
redis,memcached,nginx网络组件
redis,memcached,nginx网络组件
332 0
|
Linux Memcache
Linux - 安装memcached
Linux - 安装memcached
469 0
Linux - 安装memcached
|
Docker 容器
Docker下安装memcached
Docker下安装memcached
565 0
|
缓存 Java Spring
SpringBoot配置第三方专业缓存技术Memcached 下载 安装 整合测试 2024年5000字详解
SpringBoot配置第三方专业缓存技术Memcached 下载 安装 整合测试 2024年5000字详解
306 0

热门文章

最新文章