【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、poll和select + Reactor模式

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 【5月更文挑战第19天】`epoll`、`poll`和`select`是Linux下多路复用IO的三种方式。`select`需要主动调用检查文件描述符,而`epoll`能实现回调,即使不调用`epoll_wait`也能处理就绪事件。`poll`与`select`类似,但支持更多文件描述符。面试时,重点讲解`epoll`的高效性和`Reactor`模式,该模式包括一个分发器和多个处理器,用于处理连接和读写事件。Redis采用单线程模型结合`epoll`的Reactor模式,确保高性能。在Redis 6.0后引入多线程,但基本原理保持不变。

epoll、poll和select

在面试中,这三者有时候会一起问,也就是让你分析三种模型,并且解释三者的优劣。

先来看select,发起select调用的时候会传给select一堆代表连接的文件描述符,内核会帮你检查这些文件描述符。
2024-05-20-21-39-25-image.png

它和epoll的区别是,你必须发起select调用,内核才会一个个帮你问。也就是说,select调用缺乏epoll那种即使你不调用epoll_wait,epoll也会把你准备好的文件描述符放到就绪列表的机制。一句话来说就是:epoll 会提前帮你准备好符合条件的文件描述符,但是 select 不会。

readfds = [] // 一堆文件描述符,作为候选
writefds = [] // 也是一堆文件描述符,作为候选
execpfds = [] // 还是一堆文件描述符,作为候选
select(readfds, writefds, excepfds) // 从这些描述符里面挑出符合条件的

在select方法内部,内核会遍历你传入的这些候选文件描述符,找出你要的。

poll和select的基本原理一样。

面试的时候可以强调一下和性能有关的几个点。


2024-05-20-21-45-06-image.png

在面试中你主要面 epoll 的细节,poll 和 select 你大概提一下就可以。一般情况下你能解释清楚 epoll,就能赢得竞争优势了。在搞清楚了 Redis 使用的系统调用之后,还有一个面试的点,就是 Redis 使用的 Reactor 模式。

Reactor模式

Reactor模式也是广泛使用的IO模式,它的性能很好,Redis也用了Reactor模式。用一句话来说明Reactor模式:一个分发器 + 一堆处理器

一般来说,客户端和服务端的IO交互主要有两类事件:连接事件和读写事件。那么Reactor里面的分发器就是把连接事件交给Acceptor,把读写事件交给对应的Handler。这些Handler最终会调用你真正需要读写数据的业务代码。


2024-05-20-21-47-48-image.png

结合前面讲的epoll,你基本上就能猜到,Redis的Reactor就是调用了epoll,拿到创建连接的套接字,或是可读写的套接字,转发给后面的Acceptor或Handler。


2024-05-20-21-48-53-image.png

在搞清楚这一点之后,接下来你就能够理解各种Reactor的变种了。变种基本上可以分为三类。

  • 把Accetor做成多线程

  • 把Handler做成多线程

  • 把Reactor做成多线程。主线程只监听连接创建的事件,监听到了就交给其他线程处理。其他线程则是监听读写事件,然后调用对应的Handler处理。

2024-05-20-21-51-56-image.png

Redis的特殊之处在于,Redis是单线程的。也就是说,Reactor、Handler、Acceptor都只是一个逻辑上的区分,实际上是同一个线程。所以当面试官问到的时候,把两者结合在一起回答。

为了保证性能最好,Redis使用的是基于epoll的Reactor模式。

Reactor模式可以看成一个分发器 + 一堆处理器。Reactor模式发起epoll之类的系统调用,如果是读写事件,那么就交给Handler处理;如果是连接事件,就交给Acceptor处理。

然后强调一下单线程的Redis是怎么使用这个Reactor模式的。

Redis是单线程模型,所以Reactor、Handler和Acceptor其实都是这个线程。

整个过程是这样的:

  1. Redis中的Reactor调用epoll,拿到符合条件的文件描述符。

  2. 假如说Redis拿到了可读写的描述符,就会执行对应的读写操作。

  3. 如果Redis拿到了创建连接的文件描述符,就会完成连接的初始化,然后准备监听这个连接上的读写事件。

后面在 6.0 的时候,Redis 改成了多线程模型,但是基本原理还是 Reactor + epoll。

最后,你提到了 Redis 的 6.0 新模型,那么面试官就可能会问你两个问题。

  • 同样是基于内存的缓存中间件,为什么 Memcache 用的是多线程模型,而 Redis 用的是单线程模型?

  • Redis 为什么最终又引入了多线程模型?和原本的单线程模型比起来,区别在哪里?

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
目录
相关文章
|
26天前
|
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。
37 2
|
26天前
|
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。
30 1
|
1月前
|
存储 消息中间件 资源调度
C++ 多线程之初识多线程
这篇文章介绍了C++多线程的基本概念,包括进程和线程的定义、并发的实现方式,以及如何在C++中创建和管理线程,包括使用`std::thread`库、线程的join和detach方法,并通过示例代码展示了如何创建和使用多线程。
41 1
C++ 多线程之初识多线程
|
22天前
|
Java 开发者
在Java多线程编程中,创建线程的方法有两种:继承Thread类和实现Runnable接口
【10月更文挑战第20天】在Java多线程编程中,创建线程的方法有两种:继承Thread类和实现Runnable接口。本文揭示了这两种方式的微妙差异和潜在陷阱,帮助你更好地理解和选择适合项目需求的线程创建方式。
16 3
|
22天前
|
Java 开发者
在Java多线程编程中,选择合适的线程创建方法至关重要
【10月更文挑战第20天】在Java多线程编程中,选择合适的线程创建方法至关重要。本文通过案例分析,探讨了继承Thread类和实现Runnable接口两种方法的优缺点及适用场景,帮助开发者做出明智的选择。
15 2
|
22天前
|
Java
Java中多线程编程的基本概念和创建线程的两种主要方式:继承Thread类和实现Runnable接口
【10月更文挑战第20天】《JAVA多线程深度解析:线程的创建之路》介绍了Java中多线程编程的基本概念和创建线程的两种主要方式:继承Thread类和实现Runnable接口。文章详细讲解了每种方式的实现方法、优缺点及适用场景,帮助读者更好地理解和掌握多线程编程技术,为复杂任务的高效处理奠定基础。
28 2
|
22天前
|
Java 开发者
Java多线程初学者指南:介绍通过继承Thread类与实现Runnable接口两种方式创建线程的方法及其优缺点
【10月更文挑战第20天】Java多线程初学者指南:介绍通过继承Thread类与实现Runnable接口两种方式创建线程的方法及其优缺点,重点解析为何实现Runnable接口更具灵活性、资源共享及易于管理的优势。
28 1
|
22天前
|
安全 Java 开发者
Java多线程中的`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法,探讨了它们在实现线程间通信和同步中的关键作用
本文深入解析了Java多线程中的`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法,探讨了它们在实现线程间通信和同步中的关键作用。通过示例代码展示了如何正确使用这些方法,并分享了最佳实践,帮助开发者避免常见陷阱,提高多线程程序的稳定性和效率。
33 1
|
22天前
|
Java
在Java多线程编程中,`wait()` 和 `notify()/notifyAll()` 方法是线程间通信的核心机制。
在Java多线程编程中,`wait()` 和 `notify()/notifyAll()` 方法是线程间通信的核心机制。它们通过基于锁的方式,使线程在条件不满足时进入休眠状态,并在条件成立时被唤醒,从而有效解决数据一致性和同步问题。本文通过对比其他通信机制,展示了 `wait()` 和 `notify()` 的优势,并通过生产者-消费者模型的示例代码,详细说明了其使用方法和重要性。
24 1
|
1月前
|
存储 前端开发 C++
C++ 多线程之带返回值的线程处理函数
这篇文章介绍了在C++中使用`async`函数、`packaged_task`和`promise`三种方法来创建带返回值的线程处理函数。
45 6