Redis 究竟是单线程还是多线程呢?

·  阅读 7796
Redis 究竟是单线程还是多线程呢?

「这是我参与2022首次更文挑战的第22天,活动详情查看:2022首次更文挑战」。

Redis一直以来都是高性能分布式缓存中间件的代表,我们经常说Redis是单线程的,也有人说Redis在6.0版本采用了多线程,那么Redis到底是采用单线程呢?还是多线程?本文我们来一探究竟。

1 前言

Redis到底是单线程还是多线程的?

首先,Redis是一个高性能的分布式缓存中间件。其复杂性不言而喻,对于Redis整体而言肯定不是只有一个线程。

我们常说的Redis 是单线程,主要是指 Redis 在网络 IO和键值对读写是采用一个线程来完成的,这也是 Redis 对外提供键值存储服务的核心流程。但对于 Redis 的其他功能来说,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实都是由额外的线程执行的。

2 为什么要融入多线程?

单线程的优势:

  • 使用单线程可以避免频繁的上下文切换
  • Redis 中有各种类型的数据操作,甚至包括一些事务处理,如果采用多线程,还可能因为加锁导致软件复杂度提升,更有可能会因为加解锁,甚至出现死锁,造成的性能损耗,所以使用单线程反而性能会更好

单线程的劣势:

  • 无法发挥多核CPU的优势
  • 当删除大建,会导致服务阻塞
  • QPS达到瓶颈

基于上诉劣势,Redis也进行了相关优化,在4.0版本和6.0版本分别引入了Lazy Free和多线程IO。

3 Redis单线程模型

Redis基于Reactor模式开发了网络事件处理器,这个处理器被称为文件事件处理器。

文件事件处理器的四个重要组成部分:

  • 多个套接字请求
  • IO多路复用器
  • 文件事件派发器
  • 事件处理器

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,如下图所示。

image.png

4 带你理解Redis处理流程

4.1 Redis 4.0之前的事件处理流程

我们先介绍一下Redis( 4.0之前)的执行原理,我们通过IO多路复用器监听来自客户端的socket网络连接,然后由主线程进行IO请求的处理以及命令的处理,所有操作都是线性的,我们可以抽象的理解为下图。

image.png

4.2 Redis 4.0 之后加入Lazy Free机制

Redis 4.0 之前在处理客户端命令和IO操作时都是以单线程形式运行,期间不会响应其他客户端请求,但若客户端向Redis发送一条耗时较长的命令,比如删除一个含有上百万对象的Set键,或者执行flushdb,flushall操作,Redis服务器需要回收大量的内存空间,这事就会导致Redis服务阻塞,对于负载较高的缓存系统来说将会是个灾难。为了解决这个问题,在Redis 4.0版本引入了Lazy Free,目的是将慢操作异步化,这也是在事件处理上向多线程迈进了一步,其过程我们可以理解为下图。

image.png

4.3 Redis 6.0 之后将网络IO异步化

从以上的发展历程中,我们也能看出Redis 的瓶颈并不在CPU上,即使是单线程Redis也能做到很快的响应,除非是遇到个别极其耗时的命令,这一块我们的Redis也在4.0版本做出了优化,但是我们是不是能更进一步优化Redis呢?从上图中我们可以看出主线程不光处理大量的命令,还需要处理大量的网络IO,Redis6.0就是基于此,将IO操作交由其他线程处理,抽象的理解如下图所示。

image.png

Redis6.0的多线程默认是禁用的,只使用主线程。如需开启需要修改redis.conf配置文件:io-threads-do-reads yes

开启多线程后,还需要设置线程数,否则是不生效的。

线程数一定要小于机器核数。线程数并不是越大越好,官方认为超过了 8 个基本就没什么意义了。

设置线程数,修改redis.conf配置文件: io-threads 6

分类:
后端
标签:
收藏成功!
已添加到「」, 点击更改