Redis為什么是單線程的

為什么需要多線程

首先，現(xiàn)在的CPU一般都是由多個核心組成，每個核心可以認為是一個獨立的處理器，它們能夠并行地處理任務。所以，如果我們的CPU是多核的，但是程序是單線程的，那么執(zhí)行程序時，這個線程在某一個時刻只能在一個核心上運行，而其它的核心卻是空閑的（如果沒有其他程序的話）。所以，為了提高CPU的使用率，我們可以創(chuàng)建多個線程，每個線程處理任務的一部分（每個部分互不依賴），而每個核心執(zhí)行一個線程，此時CPU的使用率將提高，程序的運行速度自然也就加快了。

除此之外，假設我們的程序有A、B、C三個任務需要執(zhí)行，但是由于我們的程序使用的是單線程，這些任務只能輪流執(zhí)行，A執(zhí)行完畢只后，才能執(zhí)行B，B執(zhí)行完畢只后，才能執(zhí)行C。這也就意味著，在單線程的環(huán)境下，一個新的任務，需要等待它之前的任務執(zhí)行完畢之后，才能被執(zhí)行。假設A任務是一個非常耗時的任務，那么后面的B、C需要等待較長的一段時間，才能被執(zhí)行，這樣的話提交B、C任務的用戶，需要等待較長的時間，才能得到響應。如果使用的是多線程，那么每個線程被分配到不同的核心上，可以并行地執(zhí)行；若核心數(shù)量不夠，CPU將采用時間片輪轉(zhuǎn)算法，輪流為每一個線程分配時間片執(zhí)行，這樣后續(xù)到達的任務，也可以并發(fā)地執(zhí)行，而不需要等待之前任務的完成。此時，后續(xù)到達的任務，也可以較早地得到響應，任務的響應速度變得更加均勻。

如何理解redis的單線程

這里需要注意一個問題，我們所說的Redis的單線程，不是指Redis程序真的只會有一個線程。這里所說的單線程，指的是Redis處理客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)操作請求（增刪改查），只會使用一個線程去執(zhí)行。但是實際上，Redis在執(zhí)行其他操作的時候，可能會開啟多個進程或線程，比如說持久化。Redis執(zhí)行BGSAVE指令，進行快照持久化時，就會fork出一個子進程，然后子進程去創(chuàng)建快照，完成持久化操作。

redis為什么使用單線程

官方解釋如下：因為Redis是基于內(nèi)存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機器內(nèi)存的大小或者網(wǎng)絡帶寬。既然單線程容易實現(xiàn)，而且CPU不會成為瓶頸，那就順理成章地采用單線程的方案了。

上面的解釋不是很好理解，我就簡單說一說我自己的理解吧。我們知道，Redis將數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存當中，這也就意味著，Redis在操作數(shù)據(jù)時，不需要進行磁盤I/O。磁盤I/O是一個比較耗時的操作，所以對于需要進行磁盤I/O的程序，我們可以使用多線程，在某個線程進行I/O時，CPU切換到當前程序的其他線程執(zhí)行，以此減少CPU的等待時間。而Redis直接操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，所以使用多線程并不能有效提升效率，相反，使用多線程反倒會因為需要進行線程的切換而降低效率。

除此之外，使用多線程的話，多個線程間進行同步，保證線程的安全，也是需要開銷的。尤其是Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是一些實現(xiàn)較為簡單的集合結(jié)構(gòu)，若使用多線程，將會頻繁地發(fā)生線程沖突，線程的競爭頻率較高，反倒會拖慢Redis的響應速度。

綜上所述，Redis為了保持簡單和高效，自然而然地就使用了單線程。

redis如何提高CPU的使用率

前面也提過，現(xiàn)在的CPU一般都有多個核心，每個核心可以單獨執(zhí)行。Redis處理客戶端請求使用單線程，那么自然而然，無法將CPU的所有核心都占用，也就造成了資源的浪費。而解決的方式也比較簡單，我們可以在同一個服務器上開啟多個Redis程序，每個Redis程序使用不同的端口，相互獨立，以此提高CPU的使用率。而這多個Redis程序可以配置成主從節(jié)點，共同為一個程序服務，也可以相互獨立，服務于多個程序。

總結(jié)

以上就對Redis為何使用單線程，做了一個大致的介紹，總的來說，Redis使用單線程的原因就是：多線程并不能有效提升Redis的性能，相反可能還會降低性能，所以自然而然使用單線程。

Redis為什么是單線程、及高并發(fā)快的大原因詳解

Redis的高并發(fā)和快速原因

1.redis是基于內(nèi)存的，內(nèi)存的讀寫速度非?？?；

2.redis是單線程的，省去了很多上下文切換線程的時間；

3.redis使用多路復用技術(shù)，可以處理并發(fā)的連接。非阻塞IO 內(nèi)部實現(xiàn)采用epoll，采用了epoll+自己實現(xiàn)的簡單的事件框架。epoll中的讀、寫、關(guān)閉、連接都轉(zhuǎn)化成了事件，然后利用epoll的多路復用特性，絕不在io上浪費一點時間。

下面重點介紹單線程設計和IO多路復用核心設計快的原因。

為什么Redis是單線程的

1.官方答案

因為Redis是基于內(nèi)存的操作，CPU不是Redis的瓶頸，Redis的瓶頸最有可能是機器內(nèi)存的大小或者網(wǎng)絡帶寬。既然單線程容易實現(xiàn)，而且CPU不會成為瓶頸，那就順理成章地采用單線程的方案了。

2.性能指標

關(guān)于redis的性能，官方網(wǎng)站也有，普通筆記本輕松處理每秒幾十萬的請求。

3.詳細原因

1）不需要各種鎖的性能消耗

Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不全是簡單的Key-Value，還有l(wèi)ist，hash等復雜的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有可能會進行很細粒度的操作，比如在很長的列表后面添加一個元素，在hash當中添加或者刪除

一個對象。這些操作可能就需要加非常多的鎖，導致的結(jié)果是同步開銷大大增加。

總之，在單線程的情況下，就不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現(xiàn)死鎖而導致的性能消耗。

2）單線程多進程集群方案

單線程的威力實際上非常強大，每核心效率也非常高，多線程自然是可以比單線程有更高的性能上限，但是在今天的計算環(huán)境中，即使是單機多線程的上限也往往不能滿足需要了，需要進一步摸索的是多服務器集群化的方案，這些方案中多線程的技術(shù)照樣是用不上的。

所以單線程、多進程的集群不失為一個時髦的解決方案。

3）CPU消耗

采用單線程，避免了不必要的上下文切換和競爭條件，也不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗 CPU。

但是如果CPU成為Redis瓶頸，或者不想讓服務器其他CUP核閑置，那怎么辦？

可以考慮多起幾個Redis進程，Redis是key-value數(shù)據(jù)庫，不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)之間沒有約束。只要客戶端分清哪些key放在哪個Redis進程上就可以了。

Redis單線程的優(yōu)劣勢

1.單進程單線程優(yōu)勢

 代碼更清晰，處理邏輯更簡單 不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因為可能出現(xiàn)死鎖而導致的性能消耗 不存在多進程或者多線程導致的切換而消耗CPU

2.單進程單線程弊端

 無法發(fā)揮多核CPU性能，不過可以通過在單機開多個Redis實例來完善； IO多路復用技術(shù)

redis 采用網(wǎng)絡IO多路復用技術(shù)來保證在多連接的時候， 系統(tǒng)的高吞吐量。

多路-指的是多個socket連接，復用-指的是復用一個線程。多路復用主要有三種技術(shù)：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路復用技術(shù)。

這里“多路”指的是多個網(wǎng)絡連接，“復用”指的是復用同一個線程。采用多路I/O復用技術(shù)可以讓單個線程高效的處理多個連接請求（盡量減少網(wǎng)絡IO的時間消耗），且Redis在內(nèi)存中操作數(shù)據(jù)的速度非常快（內(nèi)存內(nèi)的操作不會成為這里的性能瓶頸），主要以上兩點造就了Redis具有很高的吞吐量。

Redis高并發(fā)快總結(jié)

1. Redis是純內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，一般都是簡單的存取操作，線程占用的時間很多，時間的花費主要集中在IO上，所以讀取速度快。

2. 再說一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路復用，使用了單線程來輪詢描述符，將數(shù)據(jù)庫的開、關(guān)、讀、寫都轉(zhuǎn)換成了事件，減少了線程切換時上下文的切換和競爭。

3. Redis采用了單線程的模型，保證了每個操作的原子性，也減少了線程的上下文切換和競爭。

4. 另外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也幫了不少忙，Redis全程使用hash結(jié)構(gòu)，讀取速度快，還有一些特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)存儲進行了優(yōu)化，如壓縮表，對短數(shù)據(jù)進行壓縮存儲，再如，跳表，使用有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加快讀取的速度。

5. 還有一點，Redis采用自己實現(xiàn)的事件分離器，效率比較高，內(nèi)部采用非阻塞的執(zhí)行方式，吞吐能力比較大。

到此這篇關(guān)于Redis為什么是單線程的的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis單線程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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