Explication détaillée des raisons pour lesquelles Redis est monothread, hautement simultané et rapide

Les raisons de la concurrence et de la vitesse élevées de Redis

1.redis est basé sur la mémoire, et la vitesse de lecture et d'écriture de la mémoire est très rapide

2.redis Il est monothread, ce qui permet de gagner beaucoup de temps dans les threads de changement de contexte ;

3 redis utilise la technologie de multiplexage et peut gérer les connexions simultanées. L'implémentation interne des E/S non bloquantes utilise epoll, en utilisant un cadre d'événements simple implémenté par epoll+ lui-même. La lecture, l'écriture, la fermeture et la connexion dans epoll sont toutes converties en événements, puis utilisez la fonction de multiplexage d'epoll pour ne jamais perdre de temps sur io.

Ce qui suit se concentre sur les raisons pour lesquelles la conception à thread unique et la conception du noyau de multiplexage IO sont rapides.

Pourquoi Redis est monothread

1 Réponse officielle

Parce que Redis est basé sur la mémoire. Fonctionnement, Le CPU n'est pas le goulot d'étranglement de Redis. Le goulot d'étranglement de Redis est probablement la taille de la mémoire de la machine ou la bande passante du réseau. Étant donné que le monothreading est facile à mettre en œuvre et que le processeur ne deviendra pas un goulot d'étranglement, il est logique d'adopter une solution monothread.

2. Indicateurs de performance

Concernant les performances de redis, le site officiel en dispose également. Un notebook ordinaire peut facilement gérer des centaines de milliers de requêtes par seconde.

3. Raisons détaillées

1) La consommation de performances de divers verrous n'est pas requise

La structure des données de Redis n'est pas entièrement simple Key-Value , ainsi que des structures complexes telles que liste et hachage. Ces structures peuvent effectuer des opérations très fines, telles que l'ajout d'un élément après une longue liste, l'ajout ou la suppression d'un objet

du hachage. Ces opérations peuvent nécessiter l'ajout d'un grand nombre de verrous, ce qui entraîne une surcharge de synchronisation considérablement accrue.

En bref, dans le cas d'un seul thread, il n'est pas nécessaire de prendre en compte divers problèmes de verrouillage. Il n'y a pas d'opérations de verrouillage et de libération du verrouillage, et il n'y a pas de consommation de performances causée par d'éventuels blocages.

2) Solution de cluster multi-processus monothread

La puissance du monothread est en fait très puissante, et l'efficacité de chaque cœur est également très élevée. Le multi-threading peut naturellement avoir. une limite de performances plus élevée que le monothreading, mais dans l'environnement informatique actuel, même la limite supérieure du multithreading sur une seule machine ne peut souvent pas répondre aux besoins. Ce qui doit être exploré davantage, ce sont les solutions de clustering multi-serveurs, dans lesquelles le multithreading. la technologie n’est toujours pas disponible.

Un cluster multi-processus monothread est donc une solution à la mode.

3) Consommation du processeur

Utilise un seul thread pour éviter les changements de contexte et les conditions de concurrence inutiles, et il n'y a pas de commutation causée par plusieurs processus ou threads qui consomment du processeur.

Mais que se passe-t-il si le processeur devient le goulot d'étranglement de Redis ou si vous ne voulez pas que les autres cœurs de processeur du serveur soient inactifs ?

Vous pouvez envisager de démarrer plusieurs processus Redis supplémentaires. Redis est une base de données clé-valeur, pas une base de données relationnelle, et il n'y a aucune contrainte entre les données. Tant que le client sait quelles clés sont placées dans quel processus Redis, tout ira bien.

Avantages et inconvénients du thread unique Redis

1 Avantages du processus unique et du thread unique

Le code est plus clair et la logique de traitement est plus simple. Considérez divers problèmes de verrouillage, ils n'existent pas. Il n'y a pas de consommation de performances en raison d'éventuels blocages dans les opérations de verrouillage et de libération du verrouillage. Il n'y a pas de consommation de processeur due à la commutation causée par plusieurs processus ou multi-threads

2. inconvénients d'un processus unique et d'un thread unique

Impossible de profiter des performances du processeur multicœur, mais elles peuvent être améliorées en ouvrant plusieurs instances Redis sur une seule machine

Technologie de multiplexage IO

redis utilise la technologie de multiplexage des E/S réseau pour garantir la durée de connexions multiples et un débit élevé du système.

Multicanal - fait référence à des connexions à plusieurs sockets, multiplexage - fait référence à la réutilisation d'un seul thread. Il existe trois principales technologies de multiplexage : select, poll et epoll. epoll est la dernière et la meilleure technologie de multiplexage disponible.

Ici, « multicanal » fait référence à plusieurs connexions réseau, et « réutilisation » fait référence à la réutilisation du même fil. L'utilisation de la technologie de multiplexage

E/S

multicanal permet à un seul thread de gérer efficacement plusieurs demandes de connexion (minimisant la consommation de temps des E/S du réseau), et Redis exploite les données en mémoire très rapidement (en mémoire Le l'opération ne deviendra pas ici le goulot d'étranglement des performances). Les deux points ci-dessus contribuent principalement au débit élevé de Redis.

Résumé rapide de Redis High Concurrency

1. Redis est une base de données de mémoire pure, En général, ce sont toutes des opérations d'accès simples. Le thread prend beaucoup de temps. Le temps passé est principalement concentré sur les IO, donc la vitesse de lecture est rapide.

2. Parlons à nouveau d'IO. Redis utilise un multiplexage d'IO et d'IO non bloquant. Il utilise un seul thread pour interroger le descripteur et convertit l'ouverture, la fermeture, la lecture et l'écriture de la base de données. réduisant le changement de contexte et la concurrence lors du changement de thread.

3. Redis adopte un modèle à thread unique, qui garantit l'atomicité de chaque opération et réduit le changement de contexte de thread et la concurrence.

4. De plus, la structure des données est également très utile. Redis utilise une structure de hachage tout au long du processus, qui a une vitesse de lecture rapide. Il existe également des structures de données spéciales qui optimisent le stockage des données, telles que des tables compressées et des données courtes. Le stockage compressé, un autre exemple, sauter des tables, utilise des structures de données ordonnées pour accélérer la lecture.

5. Un autre point est que Redis utilise son propre séparateur d'événements, qui est relativement efficace, il utilise une méthode d'exécution non bloquante en interne et a une capacité de débit relativement importante.

Références associées : Tutoriel Redis

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