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redis为什么快

article 2024/12/25 2:38:52

文章目录

前言
- 1、内存存储：
- 2、单线程模型：
- - 补充：
- 3、异步非阻塞I/O：（多路复用）
- - 信息补充：
  - 与Java中的IO区别：
  - 监测解释
  - - select系统调用：
    - poll系统调用：
    - epoll系统调用（Linux特有）：
  - 工作原理
  - 具体例子
- 4、高效数据结构：
- - 基础数据结构
  - - 1、字符串（String）
    - 2. 哈希（Hash）
    - 3. 列表（List）
    - 4. 集合（Set）
    - 5. 有序集合（Sorted Set）
  - 高级数据类型
  - - 6. 位图（Bitmap）
    - 7. HyperLogLog
    - 8. 地理空间（GEO）
- 5、持久化选项：
- 6、优化策略：
- 7、事件驱动：
- 8、批量处理和管道技术：
总结：

前言

Why is Redis so fast ?

Redis作为一种基于内存的数据存储系统，其快速性能由多个因素共同作用所致。

1、内存存储：

与传统数据库不同，Redis将所有数据存储在内存中，而不是磁盘上。内存的读写速度远远快于磁盘，因此Redis能够非常快速地读取和写入数据，避免了磁盘I/O操作带来的延迟，这一点是Redis速度快的关键所在。

2、单线程模型：

Redis采用单线程模型来处理客户端请求，这意味着它不需要在多线程之间进行上下文切换，从而减少了线程切换带来的开销。同时，单线程也简化了锁的管理，因为同一时间只有一个请求被处理，无需复杂的锁机制来保护共享资源。

补充：

Redis的操作本质上是CPU密集型，而不是IO密集型，因此避免线程切换对性能影响更大。

Redis的实现中，使用了原子操作和简单数据结构，进一步减少了线程间竞争的可能性，从而保持了高效的执行。

单线程处理减少了线程争用带来的缓存失效问题，避免了频繁的缓存刷新，因而进一步提升了性能。

Redis使用IO多路复用（比如select或epoll）的机制，使得单线程在面对多个客户端连接时仍能保持高效处理。

Redis 6.0引入了多线程（主要用于处理网络请求），使得其在高并发下的性能得到一定提升，但主要的数据操作仍然是单线程，以保持简单性和高性能。

MySQL在多线程模型下，通过锁机制和事务隔离保证数据一致性，适合事务性需求强的场景。Redis单线程模型更适合对事务一致性要求不高的场景。

3、异步非阻塞I/O：（多路复用）

Redis使用异步非阻塞I/O模型，允许在等待某些I/O操作完成时继续执行其他任务，从而提高了整体性能。这种模型使得Redis能够高效地处理多个客户端连接和请求。

信息补充：

IO多路复用（IO multiplexing）是一种高效的I/O处理机制，允许单个进程或线程同时监控多个文件描述符（如套接字）的I/O事件。
这种机制通过提供统一的接口（如select、poll、epoll等系统调用）来同时监听多个文件描述符的I/O状态，当某个文件描述符上有I/O事件发生时（如数据可读、可写或有异常），这些接口会立即返回并告知应用程序哪些文件描述符有事件发生。
这样，单个进程或线程就能并发地处理多个I/O操作，从而提高了系统的吞吐量和效率。

在Redis中，IO多路复用技术得到了广泛应用。Redis服务器是一个事件驱动的程序，它利用IO多路复用机制来同时处理多个客户端的连接请求和响应。这种机制使得Redis能够使用单进程、单线程模型就保持优秀的吞吐量。