Redis的自白:我为什么在单线程的这条路上越走越远?(上)

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: Redis的自白:我为什么在单线程的这条路上越走越远?

我是 Redis,今年 11 岁了~


曾几何时我是辣么的单纯,辣么的可爱,而如今我竟背叛了当初“誓言”,决心在多线程这条路上义无反顾的一路狂奔,没错我就是你们口中那个既可爱又迷人的 Redis,你可以叫我小 R...R 😊。


一波骚操作结束,我们开始今天的正文。


我们知道在 Redis 4.0 之后就陆陆续续添加了一些多线程的功能,难道单线程不香了吗?


单线程慢吗?


Redis 的单线程曾几何时还是我们炫耀的资本,优雅又不失高效的设计,让无数的追求者为之着迷。


你要问我排第几?Nginx 是我大哥,NodeJS 是我小弟,我在家中排名老二


image.png


我们兄弟仨可谓单线程的杰出代表,不仅演示了我们的优雅更加展现了我们的高效。


🙋‍♂️有人可能会问:为什么单线程的我,竟然如此嚣张?


家中有矿呗,Redis 单线程但性能依旧很快的主要原因有以下几点:


  1. 基于内存操作:Redis 的所有数据都存在内存中,因此所有的运算都是内存级别的,所以他的性能比较高;
  2. 数据结构简单:Redis 的数据结构比较简单,是为 Redis 专门设计的,而这些简单的数据结构的查找和操作的时间复杂度都是 O(1),因此性能比较高;
  3. 多路复用和非阻塞 I/O:Redis 使用 I/O 多路复用功能来监听多个 socket 连接客户端,这样就可以使用一个线程连接来处理多个请求,减少线程切换带来的开销,同时也避免了 I/O 阻塞操作,从而大大提高了 Redis 的性能;
  4. 避免上下文切换:因为是单线程模型,因此就避免了不必要的上下文切换和多线程竞争,这就省去了多线程切换带来的时间和性能上的消耗,而且单线程不会导致死锁问题的发生。


来看一下我的父亲大大是如何评价我的,Redis 的 FAQ(Frequently Asked Questions,常见问题)回答了单线程的这个问题,具体内容如下:


Redis is single threaded. How can I exploit multiple CPU / cores?

It's not very frequent that CPU becomes your bottleneck with Redis, as usually Redis is either memory or network bound. For instance, using pipelining Redis running on an average Linux system can deliver even 1 million requests per second, so if your application mainly uses O(N) or O(log(N)) commands, it is hardly going to use too much CPU.

However, to maximize CPU usage you can start multiple instances of Redis in the same box and treat them as different servers. At some point a single box may not be enough anyway, so if you want to use multiple CPUs you can start thinking of some way to shard earlier.

You can find more information about using multiple Redis instances in the Partitioning page.

However with Redis 4.0 we started to make Redis more threaded. For now this is limited to deleting objects in the background, and to blocking commands implemented via Redis modules. For future releases, the plan is to make Redis more and more threaded.


详见:https://redis.io/topics/faq


他的大体意思是说 Redis 是基于内存操作的,因此他的瓶颈可能是机器的内存或者网络带宽而并非 CPU,既然 CPU 不是瓶颈,那么自然就采用单线程的解决方案了,况且使用多线程比较麻烦。但是在 Redis 4.0 中开始支持多线程了,例如后台删除等功能。


简单来说,Redis  4.0 之前一直采用单线程的主要原因有以下三个:


  1. 使用单线程模型是 Redis 的开发和维护更简单,因为单线程模型方便开发和调试;
  2. 即使使用单线程模型也并发的处理多客户端的请求,主要使用的是多路复用和非阻塞 IO;
  3. 对于 Redis 系统来说,主要的性能瓶颈是内存或者网络带宽而并非 CPU。


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