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阿里二面:Redis是单线程还是多线程?为什么这么设计?

mhr18 2024-11-03 13:34 23 浏览 0 评论

Redis是单线程还是多线程，这个是大厂面试经常被问到的话题，其实两者都包含，下面我全面来详解@mikechen

本篇已收于mikechen原创超30万字《阿里架构师进阶专题合集》里面。

Redis单线程

Redis 在 4.0 之前，采用单线程模式，比如：处理网络 I/O 、和键值存储操作，就是单线程模式。

为什么在Redis 4.0之前，会采用单线程模式呢？

单线程高效

我们都知道，Redis采用内存访问，这也是Redis为什么快最核心的原因。

比如：大多数 Redis 操作（如 ：GET、SET...）等这些数据结构操作，都是非常简单高效的动作。

在内存的性能都是非常高的，比如：大部分都是： O(1) 的算法复杂度。

所以，性能非常快，完全不需要多线程来加速，单线程即可。

如果，你一定要采用多线程，那就一定会涉及到：多线程的上线文切换。

在多线程中，频繁的上下文切换，会给系统带来性能损耗。

而 Redis 单线程模式完全避免了线程切换的开销，CPU 可以更集中地处理客户端请求。

以及，多线程编程需要处理复杂的并发问题，如锁、死锁...等问题。

所以，两者取其中，采用单线程模既就保证操作的性能高效，也同时避免了这些问题，保持了简单和性能。

所以，这才是为什么采用单线程的本质。

IO多路复用

另外一个非常重要的，就不得不谈到：“IO多路复用”。

通过 IO 多路复用技术，单线程仍然可以高效处理大量并发连接，而不需要多个线程来处理不同的请求。

比如：Redis 使用 I/O 多路复用（select/epoll/kqueue... 等） ，来处理多个客户端连接。

select，这是一个较为古老的 I/O 多路复用机制，在几乎所有操作系统中都支持，但在高并发场景下性能较差。

所以，后续升级为了“epoll"，Redis 在 Linux 系统中默认使用 epoll。

epoll是Linux 系统中的高效 I/O 多路复用系统调用，适合处理大量并发连接。

I/O 多路复用可以同时管理大量并发连接，尤其是像 epoll 、和 kqueue 这种事件驱动模型。

能够在大量连接中只处理发生事件的连接，提升了系统的并发处理能力。

Redis多线程

很多同学肯定会有这样的疑问：既然单线程可以解决问题，为什么又会涉及到“多线程”呢？

这是由于，网络 I/O的瓶颈依然会存在，在 Redis 6.0 之后，Redis 引入了多线程，主要用于优化高并发场景下的 网络 I/O。

通过引入多线程，Redis 能够在高并发环境中更有效地处理客户端请求，特别是减少了网络 I/O 的瓶颈。

如下图所示：

当 Redis 需要处理大量网络请求时，（尤其是在高并发下）。

由于单线程的处理顺序，网络 I/O 、和实际的命令，处理都在同一个线程中进行，这导致了网络 I/O 处理的性能瓶颈。

所以，Redis 6.0 之后，Redis 可以使用多个线程来处理网络请求的读写操作。

网络 I/O 是高并发场景下的主要瓶颈之一，通过并行化网络 I/O。

Redis 可以在多个线程中同时处理多个客户端连接的读写数据，这大大提高了系统的吞吐量。

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