Redis가 빠른 이유에 대한 간략한 분석은 무엇입니까? 곧 어디 계시나요?

Redis가 왜 빠른가요? Redis는 어디에 있나요? 다음 기사는 Redis가 왜 이렇게 빠른지 분석하는 데 도움이 될 것입니다. 도움이 되기를 바랍니다.

Redis는 키-값 쌍 기반의 NoSQL 데이터베이스입니다. Redis의 Value는 String, hash, list, set, zset, Bitmaps, HyperLogLog 등 다양한 데이터 구조와 알고리즘으로 구성될 수 있습니다. Redis는 또한 키 만료, 게시 및 구독, 트랜잭션, Lua 스크립트, 센티널, 클러스터 및 기타 기능을 제공합니다. [관련 권장 사항: Redis 동영상 튜토리얼]

Redis는 명령을 매우 빠르게 실행하며 공식 성능에 따르면 10w+qps에 도달할 수 있습니다. 그래서 이번 글에서는 주로 Redis가 빠른 곳을 소개합니다.

1. 개발 언어

이제 우리는 모두 Java, Python 등 프로그래밍에 고급 언어를 사용합니다. C언어는 아주 오래된 언어라고 생각할 수도 있지만, 사실은 유닉스 시스템이 C로 구현되어 있기 때문에 C언어는 운영체제와 매우 가까운 언어입니다. Redis는 C 언어로 개발되었기 때문에 실행 속도가 더 빨라집니다.

그리고 대학생들이 C를 잘 배우면 컴퓨터 운영체제를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 거예요. 고급 언어를 배운 후에는 하위 계층에 주의를 기울일 필요가 없다고 생각하지 마십시오. 빚진 것은 항상 갚아야 합니다. 여기 더 추천하기 어려운 책인 "컴퓨팅 시스템의 심층 이해"가 있습니다.

2. 순수 메모리 액세스

Redis는 모든 데이터를 메모리에 저장합니다. 비데이터 동기화는 정상적으로 작동합니다. IO 횟수는 0입니다. 메모리 응답 시간은 약 100나노초로, 이는 Redis의 빠른 속도를 위한 중요한 기반입니다. 먼저 CPU 속도를 살펴보겠습니다.

내 컴퓨터를 예로 들어보겠습니다. 기본 주파수는 3.1G이며 이는 초당 3.1*10^9 명령을 실행할 수 있음을 의미합니다. 그러니까 CPU는 세상을 아주 아주 느리게 보고, 메모리는 그것보다 백 배 느리고, 디스크는 그것보다 백만 배 느리다고 생각하시나요?

일반적인 메모리 계층 구조를 보여주는 "컴퓨터 시스템 심층 이해"에서 그림을 빌렸습니다. L0 계층에서는 CPU가 한 클럭 주기로 액세스할 수 있으며 SRAM 기반 캐시는 여러 액세스에서 갱신될 수 있습니다. CPU 클럭 사이클, 그리고 DRAM 기반 메인 메모리에서는 수십에서 수백 클럭 사이클에 액세스할 수 있습니다.

3. 단일 스레드

첫째, 단일 스레드는 알고리즘 구현을 단순화합니다. 동시 데이터 구조의 구현은 어려울 뿐만 아니라 테스트하기에도 번거롭습니다. 둘째, 단일 스레드는 스레드 전환과 잠금 및 잠금 해제로 인한 소비를 방지합니다. 서버측 개발의 경우 잠금 및 스레드 전환은 일반적으로 성능을 저하시킵니다. 물론 단일 스레딩에도 단점이 있습니다. 이는 Redis의 악몽이기도 합니다. 바로 차단입니다. 명령 실행 시간이 너무 길면 다른 명령이 차단될 수 있으며 이는 Redis에 매우 치명적이므로 Redis는 빠른 실행 시나리오를 위한 데이터베이스입니다.

Redis 외에 Node.js도 싱글 쓰레드이고, Nginx도 싱글 쓰레드인데 둘 다 고성능 서버의 모델입니다.

4. 비차단 다중 채널 I/O 다중화 메커니즘

그 전에 전통적인 차단 I/O 작동 방식에 대해 이야기해 보겠습니다. 특정 파일 설명자(파일 설명자 FD)에 대한 읽기 또는 쓰기를 사용할 때 읽고 쓸 때 데이터가 수신되지 않으면 데이터가 수신될 때까지 스레드가 일시 중지됩니다.

차단 모델은 이해하기 쉽지만 여러 클라이언트 작업을 처리해야 하는 경우에는 사용되지 않습니다.

I/O 멀티플렉싱은 실제로 여러 연결 관리가 동일한 프로세스에 있을 수 있음을 의미합니다. 다중 채널은 네트워크 연결을 의미하며 다중화는 동일한 스레드입니다. 네트워크 서비스에서 I/O 다중화의 역할은 여러 연결 이벤트를 비즈니스 코드에 동시에 알리는 것입니다. 처리 방법은 비즈니스 코드에 따라 결정됩니다.

I/O 다중화 모델에서 가장 중요한 함수 호출은 I/O 다중화 함수입니다. 이 방법은 여러 파일 설명자(fd) 중 하나가 fd일 때 동시에 읽고 쓰는 것을 모니터링할 수 있습니다. 읽기/쓰기가 가능한 경우, 이 메소드는 읽기/쓰기 가능한 fd 수를 반환합니다.

Redis는 epoll을 I/O 멀티플렉싱 기술의 구현으로 사용하고 Redis의 자체 이벤트 처리 모델과 결합하여 네트워크 I/O를 너무 많이 낭비하지 않고 epoll의 읽기, 쓰기, 닫기 등을 이벤트로 변환합니다. 다중 FD 읽기 및 쓰기 모니터링을 실현하여 성능을 향상시킵니다.

생생한 예를 들어보겠습니다. 예를 들어, TCP 서버는 20개의 클라이언트 소켓을 처리합니다.

계획 A: 순차적 처리. 네트워크 카드로 인해 첫 번째 소켓의 데이터 읽기 속도가 느려지면 차단된 후 모든 것이 엉망이 됩니다.

계획 B: 각 소켓 요청을 처리하기 위한 복제 하위 프로세스를 만듭니다. 각 프로세스가 많은 시스템 리소스를 소비하고 프로세스 전환만으로도 운영 체제가 지치게 될 수 있다는 점은 말할 것도 없습니다.

C 방식(I/O 다중화 모델, epoll): 사용자 소켓에 해당하는 fd를 epoll에 등록합니다. (실제로 서버와 운영 체제 간에 전달되는 것은 소켓의 fd가 아니라 fd_set의 데이터 구조입니다.) 그런 다음 epoll만 읽기/쓰기가 필요한 소켓을 알려주고 활성 및 변경 소켓 fd만 처리하면 됩니다.

이렇게 하면 epoll이 호출될 때만 전체 프로세스가 차단되며, 고객 메시지 송수신은 차단되지 않습니다.

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