作者:小林coding
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大家好,我是小林。
这次主要分享 Redis 线程模型篇的面试题。
Redis 单线程指的是「接收客户端请求->解析请求 ->进行数据读写等操作->发生数据给客户端」这个过程是由一个线程(主线程)来完成的,这也是我们常说 Redis 是单线程的原因。
但是,Redis 程序并不是单线程的,Redis 在启动的时候,是会**启动后台线程(BIO)**的:
之所以 Redis 为「关闭文件、AOF 刷盘、释放内存」这些任务创建单独的线程来处理,是因为这些任务的操作都是很耗时的,如果把这些任务都放在主线程来处理,那么 Redis 主线程就很容易发生阻塞,这样就无法处理后续的请求了。
后台线程相当于一个消费者,生产者把耗时任务丢到任务队列中,消费者(BIO)不停轮询这个队列,拿出任务就去执行对应的方法即可。
关闭文件、AOF 刷盘、释放内存这三个任务都有各自的任务队列:
Redis 6.0 版本之前的单线模式如下图:
图中的蓝色部分是一个事件循环,是由主线程负责的,可以看到网络 I/O 和命令处理都是单线程。
Redis 初始化的时候,会做下面这几年事情:
初始化完后,主线程就进入到一个事件循环函数,主要会做以下事情:
以上就是 Redis 单线模式的工作方式,如果你想看源码解析,可以参考这一篇:为什么单线程的 Redis 如何做到每秒数万 QPS ?
官方使用基准测试的结果是,单线程的 Redis 吞吐量可以达到 10W/每秒,如下图所示:
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之所以 Redis 采用单线程(网络 I/O 和执行命令)那么快,有如下几个原因:
我们都知道单线程的程序是无法利用服务器的多核 CPU 的,那么早期 Redis 版本的主要工作(网络 I/O 和执行命令)为什么还要使用单线程呢?我们不妨先看一下Redis官方给出的FAQ。
核心意思是:CPU 并不是制约 Redis 性能表现的瓶颈所在,更多情况下是受到内存大小和网络I/O的限制,所以 Redis 核心网络模型使用单线程并没有什么问题,如果你想要使用服务的多核CPU,可以在一台服务器上启动多个节点或者采用分片集群的方式。
除了上面的官方回答,选择单线程的原因也有下面的考虑。
使用了单线程后,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。
虽然 Redis 的主要工作(网络 I/O 和执行命令)一直是单线程模型,但是在 Redis 6.0 版本之后,也采用了多个 I/O 线程来处理网络请求,这是因为随着网络硬件的性能提升,Redis 的性能瓶颈有时会出现在网络 I/O 的处理上。
所以为了提高网络请求处理的并行度,Redis 6.0 对于网络请求采用多线程来处理。但是对于读写命令,Redis 仍然使用单线程来处理,所以大家不要误解 Redis 有多线程同时执行命令。
Redis 官方表示,Redis 6.0 版本引入的多线程 I/O 特性对性能提升至少是一倍以上。
Redis 6.0 版本支持的 I/O 多线程特性,默认是 I/O 多线程只处理写操作(write client socket),并不会以多线程的方式处理读操作(read client socket)。要想开启多线程处理客户端读请求,就需要把 Redis.conf 配置文件中的 io-threads-do-reads 配置项设为 yes。
//读请求也使用io多线程
io-threads-do-reads yes
同时, Redis.conf 配置文件中提供了 IO 多线程个数的配置项。
// io-threads N,表示启用 N-1 个 I/O 多线程(主线程也算一个 I/O 线程)
io-threads 4
关于线程数的设置,官方的建议是如果为 4 核的 CPU,建议线程数设置为 2 或 3,如果为 8 核 CPU 建议线程数设置为 6,线程数一定要小于机器核数,线程数并不是越大越好。
因此, **Redis 6.0 版本之后,**Redis 在启动的时候,默认情况下会有 6 个线程:
系列《图解Redis》文章:
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