深入剖析Redis的数据结构为什么这么快?一文深入了解Redis
mhr18 2024-12-02 17:42 14 浏览 0 评论
type命令实际返回的是当前键的数据结构类型，它们分别为： string (string)、 hash (hash)、 list (list)、 set (set)、 zset (se部数据结构，如图所示。
事实上，每一种数据结构都有其自身底层的内部编码实现，并且是多种实现，以便 Redis可以在适当的场景中选择适当的内部编码，如下图所示。
可见，每个数据结构都有两种以上的内部编码实现，例如， list数据结构包含 linkedlist和 ziplist两种内部编码。还有一些内部编码，比如 ziplist，是许多外部数据结构的内部实现，可以通过object encoding命令进行
内部编码：
node01:6379> object encoding hello
"embstr"
node01:6379> object encoding mylist
"quicklist"
你会发现，键 hello的对应值内部编码为 embstr，键 mylist的对应值内部编码为 ziplist。这种设计有两个优点：首先，内部编码可以改进，而外部数据结构和命令不会产生任何影响，这样，一旦开发了更好的内部编码，就不需要修改外部数据结构和命令，例如， Redis3.2提供了 quicklist，它结合了 ziplist和 linkedlist的优点，从而为列表类型提供了更好的内部编码实现，而外部用户基本上不会感觉到这一点。其次，多个内部编码实现可以在不同的场景中发挥各自的优势，比如 ziplist比较节省内存，但当列表元素较多时，性能下降。 Redis就会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为 linkedlist。
单线程架构
Redis使用了单线程架构和 I/O多路模式来实现高性能内存数据库服务
将 Redis客户端和 服务器端模型简化为下面的图表，每个客户端调用都要经过发送命令，执行命令，返回结果三个过程。
步骤2主要关注于此，因为 Redis是单线程来处理命令的，因此不会立即执行从客户端到服务端的命令，所有命令都进入一个队列，然后逐个执行。因此，上述3个客户机命令的执行次序不确定(如下图)
但可确定的是，不会有两个命令同时执行(如下图)
因此，不管如何执行两个 incr命令，最终结果都是2，并且不会产生并发问题，这是 Redis单线程的基本模型。
为何单线程仍然可以如此快速
一般情况下，单线程比多线程处理能力差，比如100个人，每辆车每次承载20个人，那么要承载5次才能完成任务，但如果有20辆车，只要安排好，只需一次就能完成任务。所以，为什么 Redis使用单线程模型来实现万分之一秒的处理能力？它可分为三个方面：
1、首先，纯内存访问， Redis把所有数据都放在内存中，响应时间大约是100纳秒，这是每 Redis实现万级访问/秒的重要基础。
2、其次是非阻塞 I/O, Redis使用 epoll来实现 I/O多路复用技术，加上 Redis自己的事件处理模型，在 epoll中将连接、读写、关闭都转换成事件，这样就/O上浪费太多时间。
3、最后，单线程避免了线程切换和竞态消耗。
总结：
1：纯内存存储
2：非阻塞io，io多路复用技术
3：单线程的架构避免了线程切换的资源消耗。
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