Detaillierte Erklärung, warum Redis Single-Threaded, hochgradig parallel und schnell ist

Die Gründe für die hohe Parallelität und Geschwindigkeit von Redis

1.redis basiert auf dem Speicher und die Lese- und Schreibgeschwindigkeit des Speichers ist sehr hoch

2.redis Es ist Single-Threaded, was beim Kontextwechsel-Thread viel Zeit spart.

3. Redis verwendet Multiplexing-Technologie und kann gleichzeitige Verbindungen verarbeiten. Die interne Implementierung nicht blockierender E/A verwendet Epoll und verwendet ein einfaches Ereignis-Framework, das von Epoll+ selbst implementiert wird. Lesen, Schreiben, Schließen und Verbinden in Epoll werden alle in Ereignisse umgewandelt und dann die Multiplexing-Funktion von Epoll verwendet, um keine Zeit mit io zu verschwenden.

Das Folgende konzentriert sich auf die Gründe, warum Single-Threaded-Design und IO-Multiplexing-Core-Design schnell sind.

Warum Redis Single-Threaded ist

Offizielle Antwort

Weil Redis speicherbasiert ist Im Betrieb ist die CPU nicht der Engpass von Redis. Der Engpass von Redis ist höchstwahrscheinlich die Größe des Maschinenspeichers oder der Netzwerkbandbreite. Da Single-Threading einfach zu implementieren ist und die CPU nicht zum Engpass wird, ist es logisch, eine Single-Thread-Lösung zu übernehmen.

2. Leistungsindikatoren

Was die Leistung von Redis betrifft, kann ein gewöhnliches Notebook problemlos Hunderttausende Anfragen pro Sekunde verarbeiten.

3. Detaillierte Gründe

1) Der Leistungsverbrauch verschiedener Sperren ist nicht erforderlich

Die Datenstruktur von Redis besteht nicht nur aus einfachen Schlüsselwerten. sowie komplexe Strukturen wie Liste und Hash. Diese Strukturen können sehr feinkörnige Operationen ausführen, wie zum Beispiel das Hinzufügen eines Elements nach einer langen Liste oder das Hinzufügen oder Löschen eines Objekts

aus dem Hash. Für diese Vorgänge müssen möglicherweise viele Sperren hinzugefügt werden, was zu einem erheblich erhöhten Synchronisierungsaufwand führt.

Kurz gesagt, im Fall eines einzelnen Threads besteht keine Notwendigkeit, verschiedene Sperrprobleme zu berücksichtigen. Es gibt keine Sperr- und Freigabevorgänge und es gibt keinen Leistungsverbrauch durch mögliche Deadlocks.

2) Single-Thread-Multiprozess-Clusterlösung

Die Leistung von Single-Thread ist tatsächlich sehr leistungsstark und die Effizienz jedes Kerns ist natürlich auch sehr hoch eine höhere Leistungsgrenze als Single-Threading, aber in der heutigen Computerumgebung kann selbst die Obergrenze von Single-Machine-Multi-Threading oft nicht die Anforderungen erfüllen. Was weiter untersucht werden muss, sind Multi-Server-Clustering-Lösungen, bei denen Multi-Threading eingesetzt wird Technologie ist immer noch nicht verfügbar.

Daher ist ein Single-Threaded-Multiprozess-Cluster eine modische Lösung.

3) CPU-Verbrauch

Verwendet einen einzelnen Thread, um unnötige Kontextwechsel und Race-Bedingungen zu vermeiden, und es gibt keinen CPU-Verbrauch aufgrund von Umschaltungen, die durch Multiprozess oder Multithreading verursacht werden.

Was aber, wenn die CPU zum Flaschenhals von Redis wird oder Sie nicht möchten, dass andere CPU-Kerne des Servers im Leerlauf sind?

Sie können erwägen, mehrere weitere Redis-Prozesse zu starten. Redis ist eine Schlüsselwertdatenbank, keine relationale Datenbank, und es gibt keine Einschränkungen zwischen den Daten. Solange der Client weiß, welche Schlüssel in welchem ​​Redis-Prozess abgelegt werden, ist alles in Ordnung.

Vor- und Nachteile von Redis Single Thread

Vorteile von Single Process und Single Thread

Der Code ist klarer und die Verarbeitungslogik ist nicht erforderlich Berücksichtigen Sie verschiedene Sperrprobleme. Es gibt keinen Leistungsverbrauch aufgrund möglicher Deadlocks beim Sperren und Freigeben von Sperrvorgängen. Es gibt keinen CPU-Verbrauch aufgrund von Umschaltungen, die durch mehrere Prozesse oder Multithreads verursacht werden.

Die Nachteile eines einzelnen Prozesses und einzelner Thread

Die Multi-Core-CPU-Leistung kann nicht genutzt werden, sie kann jedoch durch Öffnen mehrerer Redis-Instanzen auf einer einzelnen Maschine verbessert werden;

IO-Multiplexing-Technologie

Redis nutzt die Netzwerk-E/A-Multiplexing-Technologie, um sicherzustellen, dass mehrere Verbindungen gleichzeitig stattfinden und der Durchsatz des Systems hoch ist.

Mehrkanal – bezieht sich auf mehrere Socket-Verbindungen, Multiplexing – bezieht sich auf die Wiederverwendung eines Threads. Es gibt drei Hauptmultiplextechnologien: Select, Poll und Epoll. epoll ist die neueste und beste verfügbare Multiplexing-Technologie.

Hier bezieht sich „mehrfach“ auf mehrere Netzwerkverbindungen und „Wiederverwendung“ auf die Wiederverwendung desselben Threads. Durch die Verwendung der Mehrkanal-
I/O
-Multiplexing-Technologie kann ein einzelner Thread mehrere Verbindungsanforderungen effizient verarbeiten (wodurch der Zeitverbrauch von Netzwerk-E/A minimiert wird), und Redis verarbeitet Daten im Speicher sehr schnell (In-Memory). Der Betrieb wird hier nicht zum Leistungsengpass. Die beiden oben genannten Punkte tragen hauptsächlich zum hohen Durchsatz von Redis bei.

Redis High Concurrency Kurzzusammenfassung

1. Im Allgemeinen handelt es sich bei allen um einfache Zugriffsvorgänge. Der Zeitaufwand konzentriert sich hauptsächlich auf E/A, sodass die Lesegeschwindigkeit hoch ist.

2. Redis verwendet nicht blockierendes IO und IO-Multiplexing. Es verwendet einen einzelnen Thread, um den Deskriptor abzufragen und die Datenbank in Ereignisse umzuwandeln. Reduzierung des Kontextwechsels und der Konkurrenz beim Threadwechsel.

3. Redis verwendet ein Single-Thread-Modell, das die Atomizität jeder Operation gewährleistet und den Thread-Kontextwechsel und die Konkurrenz reduziert.

4. Darüber hinaus verwendet Redis während des gesamten Prozesses eine Hash-Struktur, die eine schnelle Lesegeschwindigkeit bietet. Es gibt auch einige spezielle Datenstrukturen, die die Datenspeicherung optimieren, z. B. komprimierte Tabellen und kurze Daten. Komprimierter Speicher, ein weiteres Beispiel, Skip-Tabellen, verwendet geordnete Datenstrukturen, um das Lesen zu beschleunigen.

5. Ein weiterer Punkt ist, dass Redis einen eigenen Ereignisseparator verwendet, der intern eine nicht blockierende Ausführungsmethode verwendet und eine relativ große Durchsatzkapazität aufweist.

Verwandte Referenzen: Redis-Tutorial

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDetaillierte Erklärung, warum Redis Single-Threaded, hochgradig parallel und schnell ist. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!