Redis为何那么快?/多路I/O复用模型,非阻塞IO

·  阅读 319

Redis为什么这么快

1、基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速。数据存在内存中,类似于HashMap,HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1);

2、采用单线程,避免了不必要的上下文切换和竞争条件,也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU,不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗;

3、使用多路I/O复用模型,非阻塞IO;

4、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;

多路I/O复用模型,非阻塞IO

下面举一个例子,模拟一个tcp服务器处理30个客户socket。 假设你是一个监考老师,让30个学生解答一道竞赛考题,然后负责验收学生答卷,你有下面几个选择:

  1. 第一种选择:按顺序逐个验收,先验收A,然后是B,之后是C、D。。。这中间如果有一个学生卡住,全班都会被耽误。 这种模式就好比,你用循环挨个处理socket,根本不具有并发能力。
  2. 第二种选择:你创建30个分身,每个分身检查一个学生的答案是否正确。 这种类似于为每一个用户创建一个进程或者线程处理连接。
  3. 第三种选择,你站在讲台上等,谁解答完谁举手。这时C、D举手,表示他们解答问题完毕,你下去依次检查C、D的答案,然后继续回到讲台上等。此时E、A又举手,然后去处理E和A。。。 这种就是IO复用模型,Linux下的select、poll和epoll就是干这个的。将用户socket对应的fd注册进epoll,然后epoll帮你监听哪些socket上有消息到达,这样就避免了大量的无用操作。此时的socket应该采用非阻塞模式。 这样,整个过程只在调用select、poll、epoll这些调用的时候才会阻塞,收发客户消息是不会阻塞的,整个进程或者线程就被充分利用起来,这就是事件驱动,所谓的reactor模式。【epoll监听哪些socket上有事件到达,当 accept、read、write 和 close 文件事件产生时,就会回调 FD 绑定的事件处理器】

有30个redis客户端(考生)与redis服务器的网络连接模块(监考老师)保持TCP连接,客户端会不定时的发送请求给服务器,当有一个redis客户端发起请求,会触发unix系统像epoll这样的系统调用,Redis的I/O 多路复用模块封装了底层的epoll这样的 I/O 多路复用函数,然后转发到相应的事件处理器。

文件事件处理器使用 I/O 多路复用模块同时监听多个 FD(文件描述符),当 accept、read、write 和 close 文件事件产生时,文件事件处理器就会回调 FD 绑定的事件处理器。

虽然整个文件事件处理器是在单线程上运行的,但是通过 I/O 多路复用模块的引入,实现了同时对多个 FD 读写的监控,提高了网络通信模型的性能,同时也可以保证整个 Redis 服务实现的简单。

end

分类:
后端
标签: