Redis为什么这么快

说到redis第一个字绝对是快，但要是细说为什么这么快，绝大多数人的回答应该是redis基于内存操作，但真是这么简单吗？显然不是，我们常说redis是单线程的那为什么在持久化RDB时会fork子进程，redis的单线程到底是在哪些地方使用，redis为什么考虑使用单线程而不使用多线程呢？redis单线程为什么这么快呢？我们带着疑问可以往下面思考。

redis单线程在哪些地方使用

redis单线程并不是所有的操作都是单线程，例如持久化、集群数据同步、异步删除等等这些都是其它子线程操作，单线程只是指==Redis的网络IO和键值对读写是由一个线程完成==。

redis为什么使用单线程

众所周知多线程能提高程序的吞吐量以及降低延迟，如果程序需要提升效率肯定会考虑引进多线程，但线程的数量并不是越多越好，线程数量增加CPU的上下文切换会带来资源的浪费，另外线程间会存在数据竞争为了保证数据的正确性需要添加互斥锁，互斥锁将有线程安全问题的数据串行执行保证线程安全，这也让程序的效率大打折扣。

redis为避免以上问题，索性只用单线程执行，redis官方解释如下

因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了

redis单线程为什么这么快

redis快的原因分析如下

• 基于内存操作，其写入存储效率极佳。
• 高效的数据类型如跳表、哈希表等。
• redis采用多路复用IO模型，能够在网络IO操作中并发处理客户端请求。

那什么是多路复用IO模型呢？聊这个之前我们需要了解普通的网络IO模型。

普通网络IO模型

如果redis使用的是普通的IO模型，那么键值的读取get方法应该有如下执行过程

上图的网络模型存在阻塞的风险，主要是网络IO处理模块

• accept：当网络IO开始监听但是一直没有和客户端建立正常连接会导致IO阻塞等待。
• recv：redis通过recv从客户端读取请求，如果数据一直未到达那么将一直阻塞等待。

redis是单线程那么网络IO模型一旦发生阻塞，整个应用都将阻塞无法响应其它客户端请求，那如何解决这个问题呢？网络模型提供了非阻塞方法。

网络IO非阻塞模型

网络非阻塞模型主要依靠三个不同的方法，调用这些方法会返回不同类型的**==套接字==**。

什么是套接字呢？

TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这种端点就叫做套接字（socket）或插口

这些套接字就可以实现网络IO的非阻塞模型，socket方法会返回主动套接字，接着调用listen方法会将主动套接字转换为监听套接字，这个套接字就可以监听客户端请求，调用accept方法接收到达的客户端请求，并且返回已连接套接字。

如果在普通IO模型中设置监听套接字非阻塞，那么在和客户端建立连接（调用网络IO处理的accept方法）后客户端一直未建立连接，redis线程可以返回执行其它操作，而不用一直等待，因为存在监听套接字，在客户端建立请求成功后会立即通知redis。

如果在普通IO模型中设置已连接套接字非阻塞，那么在等待客户端请求（调用网络IO处理的recv方法）已连接套接字一直未有数据返回，redis也不需要持续等待，可以立即返回，后续请求到达需要立即通知到redis。

多路复用IO模型

多路复用IO模型其实就是上述网络IO非阻塞模型的演化，Linux中的多路复用IO模型，指的是一个线程处理多个IO流，也就是我们常常听到的select/epoll机制，简单理解就是，redis在单线程下允许内核中存在多个监听套接字和已连接套接字，当套接字发现连接请求或者数据请求到达就会通知redis，redis立即处理，不需要redis阻塞等待请求到达，这样就实现了单个线程能处理多个网络IO请求。

多路复用IO模型结构图如下所示，多路复用IO模型让内核监听这些套接字，redis不再需要阻塞等待，所以redis才能实现一个线程处理多个客户端的请求。

为了在请求到达后即时通知redis，多路复用IO模型采用了事件回调函数，针对不同的事件调用不同的函数。

当内核监听到请求连接和读(写)数据请求时，监听套接字和已连接套接字会触发AcceptEvent事件和ReadEvent(WriteEvent)事件并且注册回调函数accept和get(put)，产生的事件放入事件队列中，这样Redis就不用轮询查询是否有事件产生，节省CPU的资源消耗，直接由Redis在队列中出队事件，从而调用回调函数完成逻辑。

这种实现方式映射到现实中类似病人去医院看病，医生诊断前（Redis处理请求）都需要病人（请求）登记、排队、测量体温等流程，如果这些工作都由医生完成，那么医生的工作效率将非常低，所以医院设置分诊台，分诊台将看病前的工作（Linux内核监听）全部完成，然后转交给医生做诊断，这样即使是一个医生（单线程）效率也会很高。