Redis 为什么这么快？Redis 的线程模型与 Redis 多线程

一、Redis 有多快？

Redis 是基于内存运行的高性能 K-V 数据库，官方提供的测试报告是单机可以支持约 10w/s 的 QPS

二、Redis 为什么这么快？

（1）完全基于内存，数据存在内存中，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速，跟传统的磁盘文件数据存储相比，避免了通过磁盘 IO 读取到内存这部分的开销。

（2）数据结构简单，对数据操作也简单。Redis 中的数据结构是专门进行设计的，每种数据结构都有一种或多种数据结构来支持。Redis 正是依赖这些灵活的数据结构，来提升读取和写入的性能。

（3）采用单线程，省去了很多上下文切换的时间以及 CPU 消耗，不存在竞争条件，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，也不会出现死锁而导致的性能消耗。

（4）使用基于 IO 多路复用机制的线程模型，可以处理并发的链接。

Redis 基于 Reactor 模式开发了自己的网络事件处理器，这个处理器被称为文件事件处理器 file event handler。由于这个文件事件处理器是单线程的，所以 Redis 才叫做单线程的模型，但是它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 Socket，并根据 Socket 上的事件来选择对应的事件处理器进行处理。文件事件处理器的结构包含 4 个部分，线程模型如下图：

多个 Socket

IO 多路复用程序

文件事件分派器

事件处理器（命令请求处理器、命令回复处理器、连接应答处理器）

多个 Socket 可能会产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是 IO 多路复用程序会监听多个 Socket，将 Socket 产生的事件放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个事件，把该事件交给对应的事件处理器进行处理。

Redis 客户端对服务端的每次调用都经历了发送命令，执行命令，返回结果三个过程。其中执行命令阶段，由于 Redis 是单线程来处理命令的，所有每一条到达服务端的命令不会立刻执行，所有的命令都会进入一个队列中，然后逐个被执行。并且多个客户端发送的命令的执行顺序是不确定的。但是可以确定的是不会有两条命令被同时执行，不会产生并发问题，这就是 Redis 的单线程基本模型。

多路 I/O 复用模型是利用 select、poll、epoll 可以同时监察多个流的 I/O 事件的能力，在空闲的时候，会把当前线程阻塞掉，当有一个或多个流有 I/O 事件时，就从阻塞态中唤醒，然后程序就会轮询一遍所有的流（epoll 是只轮询那些真正发出了事件的流），并且依次顺序的处理就绪的流，这种做法就避免了大量的无用操作。

这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个客户端的网络 IO 连接请求（尽量减少网络 IO 的时间消耗）

（5）Redis 直接自己构建了 VM 机制 ，避免调用系统函数的时候，浪费时间去移动和请求

三、为什么 Redis 是单线程？

这里我们强调的单线程，指的是网络请求模块使用一个线程来处理，即一个线程处理所有网络请求，其他模块仍用了多个线程。

那为什么使用单线程呢？官方答案是：因为 CPU 不是 Redis 的瓶颈，Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。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。

但是，我们使用单线程的方式是无法发挥多核 CPU 性能，不过我们可以通过在单机开多个 Redis 实例来解决这个问题

四、Redis6.0 的多线程？

1、Redis6.0 之前为什么一直不使用多线程？

Redis 使用单线程的可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现优异，但是它却引入了程序执行顺序的不确定性，带来了并发读写的一系列问题，增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、甚至加锁解锁、死锁造成的性能损耗。

2、Redis6.0 为什么要引入多线程呢？

因为 Redis 的瓶颈不在内存，而是在网络 I/O 模块带来 CPU 的耗时，所以 Redis6.0 的多线程是用来处理网络 I/O 这部分，充分利用 CPU 资源，减少网络 I/O 阻塞带来的性能损耗。

3、Redis6.0 如何开启多线程？

默认情况下 Redis 是关闭多线程的，可以在 conf 文件进行配置开启：

io-threads-do-reads yes

io-threads 线程数

## 官方建议的线程数设置：4 核的机器建议设置为 2 或 3 个线程，8 核的建议设置为 6 个线程，线程数一定要小于机器核数，尽量不超过 8 个。

4、多线程模式下，是否存在线程并发安全问题？

如图，一次 redis 请求，要建立连接，然后获取操作的命令，然后执行命令，最后将响应的结果写到 socket 上。

在 redis 的多线程模式下，获取、解析命令，以及输出结果着两个过程，可以配置成多线程执行的，因为它毕竟是我们定位到的主要耗时点，但是命令的执行，也就是内存操作，依然是单线程运行的。所以，Redis 的多线程部分只是用来处理网络数据的读写和协议解析，执行命令仍然是单线程顺序执行，也就不存在并发安全问题。