知识点
- Redis是纯内存操作，执行速度非常快（最主要的）
- 采用单线程，避免不必要的上下文切换可竞争条件，多线程还要考虑线程安全问题
- 使用I/O多路复用，非阻塞I/O
解释下IO多路复用模型？
Redis是纯内存操作，执行速度非常快，它的性能瓶颈是网络延迟而不是执行速度，IO多路复用模型主要就是实现了高效的网络请求。
高效的网络请求
- 用户空间和内核空间概念
- 常见的IO模型：阻塞IO、非阻塞IO、多路复用
- Redis网络模型
用户空间和内核空间
Linux系统中一个进程使用的内存情况划分两部分：内核空间、用户空间
- 用户空间只能执行受限的命令（Ring3），而且不能直接调用系统资源，必须通过内核提供的接口来访问
- 内核空间可以执行特权命令（Ring0），调用一切系统资源
Linux系统为了提高IO效率，会在用户空间和内核空间加入缓冲区：
- 写数据时，要把用户缓冲区数据拷贝到内核缓冲区，然后写入设备（磁盘/网卡等）
- 读数据时，要从设备（磁盘/网卡等）读取数据到内核缓冲区，然后拷贝到用户缓冲区
整个过程中会涉及到各种状态的切换，影响我们IO效率有两个原因：
- 用户空间需要数据的时候，要从内核中获取，假如内核没有数据，那用户空间只能等待，如果内核数据一直没有数据，用户空间一直等待，就是白等了，这就是一个效率的浪费
- 数据的拷贝，写数据的时候，需要从用户拷贝到内核，这种来回的拷贝也是非常影响性能的
阻塞IO
阻塞IO就是两个阶段都必须阻塞等待。
阶段一：
- 用户进程尝试读取数据（比如网卡数据）
- 此时数据尚未到达，内核需要等待数据
- 此时用户进程也处于阻塞状态
阶段二：
- 数据到达并拷贝到内核缓冲区，代表已就绪
- 将内核数据拷贝到用户缓冲区
- 拷贝过程，用户进程依然阻塞等待
- 拷贝完成，用户进程解除阻塞，处理数据
非阻塞IO
非阻塞IO的recvfrom操作会立即返回结果而不是阻塞用户进程
阶段一：
- 用户进程尝试读取数据（比如网卡数据）
- 此时数据尚未到达，内核需要等待数据
- 返回异常给用户进程
- 用户进程拿到error后，会再次尝试读取
- 循环往复，直到数据就绪
阶段二：
- 将内核数据拷贝到用户缓冲区
- 拷贝过程中，用户进程依然阻塞等待
- 拷贝完成，用户进程解除阻塞，处理数据
可以看出，非阻塞IO模型中，用户进程在第一个阶段是非阻塞，第二阶段是阻塞状态，虽然是非阻塞，但是性能并没有得到提高，而且忙等机制会导致CPU空转，CPU使用率暴增
IO多路复用
IO多路复用：是利用单个线程来同时监听多个Socket，并在某个Socket可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源
阶段一：
- 用户进程调用select，指定要监听的Socket集合
- 内核监听对应的多个socket
- 任意一个或多个socket数据就绪则返回readable
- 此过程用户进程阻塞
阶段二：
- 用户进程找到就绪socket
- 依次调用recvfrom读取数据
- 内核将数据拷贝到用户空间
- 用户进程处理数据
不过监听socket的方式、通知的方式又又多种实现，常见的有：
- select
- poll
- epoll
差异：
- select和poll只会通知用户进程有socket就绪，但是不确定具体是哪个socket，需要用户进程逐个遍历socket确定
- epoll则会通知用户进程socket就绪的同时把已就绪的socket写入用户空间
Redis网络模型（6.0以前-单线程）
Redis通过IO多路复用用来提高网络性能，并且支持各种不同的多路复用实现，并且将这些实现进程封装，提供了统一的高性能事件库
