淺析Redis為什麼快？快在哪裡？

Redis為什麼快？ Redis到底快在哪裡？以下這篇文章帶大家分析一下Redis這麼快的原因，希望對大家有幫助！

Redis是基於鍵值對(Key-Value)的NoSQL資料庫，Redis的Value可以由String，hash，list，set，zset，Bitmaps，HyperLogLog等多種資料結構和演算法組成。 Redis也提供了鍵過期，發布訂閱，事務，Lua腳本，哨兵，Cluster等功能。 【相關推薦：Redis影片教學】

Redis執行指令的速度非常快，根據官方給的效能可以達到10w qps。那麼本文主要介紹到底Redis快在哪裡，主要有以下幾點：

一、開發語言

現在我們都用高階語言來編程，如Java、python等。也許你會覺得C語言很古老，但它真的很有用，畢竟unix系統就是用C實現的，所以C語言是非常貼近作業系統的語言。 Redis就是用C語言開發的，所以執行會比較快。

另外多說一句，大學生們好好學C，會讓你更好的理解電腦作業系統。別覺得學了高級語言就可以不用關注底層，欠的債總歸要還的。此處推薦一本比較難啃的書《深入理解計算系統》。

二、純記憶體存取

Redis將所有資料放在記憶體中，非資料同步正常運作中，是不需要從磁碟讀取資料的，0次IO。記憶體反應時間大約為100奈秒，這是Redis速度快的重要基礎。先看看CPU的速度：

拿我的電腦來說，主頻是3.1G，也就是說每秒可以執行3.1*10^9個指令。所以說CPU看世界是非常非常慢的，記憶體比它慢百倍，磁碟比他慢百萬倍，你說快不快？

借了一張《深入理解電腦系統》的圖，展示了一個典型的記憶體層次結構，在L0層，CPU可以在一個時脈週期存取到，基於SRAM的高速緩存春續期，可以在幾個CPU時鐘週期中存取到，然後是基於DRAM的主存，可以在幾十到幾百個時脈週期中存取到他們。

三、單線程

#第一，單執行緒簡化演算法的實現，並發的數據結構實現不但困難且測試也麻煩。第二，單執行緒避免了執行緒切換以及加鎖釋放鎖帶來的消耗，對於服務端開發來說，鎖和執行緒切換通常是效能殺手。當然了，單線也會有它的缺點，也是Redis的惡夢：阻塞。如果執行一個指令太長，那麼會造成其他指令的阻塞，對於Redis是十分致命的，所以Redis是面向快速執行場景的資料庫。

除了Redis之外，Node.js也是單線程，Nginx也是單線程，但他們都是伺服器高效能的典範。

四、非阻塞多路I/O復用機制

#在這之前先要說一下傳統的阻塞I/O是如何運作的：當使用read或write對某一文件描述符（File Descriptor FD）進行讀寫的時候，如果資料沒有收到，那麼該執行緒會被掛起，直到收到資料。

阻塞模型雖然容易理解，但是在需要處理多個客戶端任務的時候，不會使用阻塞模型。

I/O多路復用其實是指多個連線的管理可以在同一進程。多路是指網路連接，復用只是同一個線程。在網路服務中，I/O多路復用起的作用是一次把多個連接的事件通知業務代碼處理，處理的方式由業務代碼來決定。

在I/O多工模型中，最重要的函數呼叫就是I/O 多重化函數，該方法能同時監控多個檔案描述子（fd）的讀寫情況，當其中的某些fd可讀/寫時，此方法就會傳回可讀/寫的fd個數。

Redis使用epoll作為I/O多路復用技術的實現，再加上Redis自身的事件處理模型將epoll的read、write、close等都轉換成事件，不在網路I/O上浪費過多的時間。實現對多個FD讀寫的監控，提高效能。

舉個形象的例子吧。例如一個tcp伺服器處理20個客戶端socket。

A方案：順序處理，如果第一個socket因為網卡讀資料處理慢了，一阻塞後面都玩蛋去。

B方案：每個socket請求都創建一個分身子進程來處理，不說每個進程消耗大量系統資源，光是進程切換就夠操作系統累的了。

C方案（I/O復用模型，epoll）：將使用者socket對應的fd註冊進epoll（實際上伺服器和作業系統之間傳遞的不是socket的fd而是fd_set的資料結構） ，然後epoll只告訴哪些需要讀/寫的socket，只需要處理那些活躍的、有變化的socket fd的就好了。

這樣，整個過程只會在呼叫epoll的時候才會阻塞，收發客戶訊息是不會阻塞的。

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