Redis为何选择单线程

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
简介: Redis为何选择单线程

Redis为何选择单线程?
在Redisv6.0以前,Redis的核心网络模型选择用单线程来实现。先来看下官方的回答:

It's not very frequent that CPU becomes your bottleneck with Redis, as usually Redisis either memory or network bound. For instance, using pipelining Redisrunning 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.

核心意思就是,对于一个 DB 来说,CPU 通常不会是瓶颈,因为大多数请求不会是 CPU 密集型的,而是 I/O 密集型。具体到 Redis的话,如果不考虑 RDB/AOF 等持久化方案,Redis是完全的纯内存操作,执行速度是非常快的,因此这部分操作通常不会是性能瓶颈,Redis真正的性能瓶颈在于网络 I/O,也就是客户端和服务端之间的网络传输延迟,因此 Redis选择了单线程的 I/O 多路复用来实现它的核心网络模型。

实际上更加具体的选择单线程的原因如下:

避免过多的上下文切换开销:如果是单线程则可以规避进程内频繁的线程切换开销,因为程序始终运行在进程中单个线程内,没有多线程切换的场景。
避免同步机制的开销:如果 Redis选择多线程模型,又因为 Redis是一个数据库,那么势必涉及到底层数据同步的问题,则必然会引入某些同步机制,比如锁,而我们知道 Redis不仅仅提供了简单的 key-value 数据结构,还有 list、set 和 hash 等等其他丰富的数据结构,而不同的数据结构对同步访问的加锁粒度又不尽相同,可能会导致在操作数据过程中带来很多加锁解锁的开销,增加程序复杂度的同时还会降低性能。
简单可维护:如果 Redis使用多线程模式,那么所有的底层数据结构都必须实现成线程安全的,这无疑又使得 Redis的实现变得更加复杂。
总而言之,Redis选择单线程可以说是多方博弈之后的一种权衡:在保证足够的性能表现之下,使用单线程保持代码的简单和可维护性。

Redis真的是单线程?
讨论 这个问题前,先看下 Redis的版本中两个重要的节点:

Redisv4.0(引入多线程处理异步任务)
Redisv6.0(正式在网络模型中实现 I/O 多线程)
所以,网络上说的Redis是单线程,通常是指在Redisv6.0之前,其核心网络模型使用的是单线程。而Redis的异步任务使用的仍是多线程。

Redis在 v4.0 版本的时候就已经引入了的多线程来做一些异步操作,此举主要针对的是那些非常耗时的命令,通过将这些命令的执行进行异步化,避免阻塞单线程的事件循环。

在 Redisv4.0 之后增加了一些的非阻塞命令如 UNLINK、FLUSHALL ASYNC、FLUSHDB ASYNC。

Redisv6.0为何引入多线程?
很简单,就是 Redis的网络 I/O 瓶颈已经越来越明显了。

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
零拷贝技术有其局限性,无法完全适配 Redis这一类复杂的网络 I/O 场景,更多网络 I/O 对 CPU 时间的消耗和 Linux 零拷贝技术。而 DPDK 技术通过旁路网卡 I/O 绕过内核协议栈的方式又太过于复杂以及需要内核甚至是硬件的支持。

因此,利用多核优势成为了优化网络 I/O 性价比最高的方案。
Redis过期键的删除策略?
Redis的过期删除策略就是:惰性删除和定期删除两种策略配合使用。

惰性删除:Redis的惰性删除策略由db.c/expireIfNeeded函数实现,所有键读写命令执行之前都会调用 expireIfNeeded函数对其进行检查,如果过期,则删除该键,然后执行键不存在的操作;未过期则不作操作,继续执行原有的命令。

定期删除:由Redis.c/activeExpireCycle 函数实现,函数以一定的频率运行,每次运行时,都从一定数量的数据库中取出一定数量的随机键进行检查,并删除其中的过期键。

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。
337 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。
286 1
|
8月前
|
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。
220 6
|
11月前
|
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。
208 1
|
消息中间件 存储 NoSQL
剖析 Redis List 消息队列的三种消费线程模型
Redis 列表(List)是一种简单的字符串列表,它的底层实现是一个双向链表。 生产环境,很多公司都将 Redis 列表应用于轻量级消息队列 。这篇文章,我们聊聊如何使用 List 命令实现消息队列的功能以及剖析消费者线程模型 。
剖析 Redis List 消息队列的三种消费线程模型
|
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。
199 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。
373 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 Unix
1)Redis 属于单线程还是多线程?不同版本之间有什么区别?
1)Redis 属于单线程还是多线程?不同版本之间有什么区别?
312 2
|
存储 消息中间件 NoSQL
Redis的单线程设计之谜:高性能与简洁并存
Redis的单线程设计之谜:高性能与简洁并存
160 1
|
缓存 开发框架 NoSQL
【Azure Redis 缓存】Azure Redis 异常 - 因线程池Busy而产生的Timeout异常问题
【Azure Redis 缓存】Azure Redis 异常 - 因线程池Busy而产生的Timeout异常问题
238 0

热门文章

最新文章