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Redis为什么这么快

Redis简介

Redis是一个开源的内存中的数据结构存储系统,它可以用作:数据库、缓存和消息中间件。

它支持多种类型的数据结构,如字符串(String),散列(Hash),列表(List),集合(Set),
有序集合(Sorted Set或者是ZSet)与范围查询,BitmapsHyperloglogs 和地理空间(Geospatial)索引半径查询。
其中常见的数据结构类型有:StringListSetHashZSet这5种。

Redis 内置了复制(Replication),LUA脚本(Lua scripting), LRU驱动事件(LRU eviction),
事务(Transactions) 和不同级别的磁盘持久化(Persistence),
并通过 Redis哨兵(Sentinel)和自动分区(Cluster)提供高可用性(High Availability)。

Redis也提供了持久化的选项,这些选项可以让用户将自己的数据保存到磁盘上面进行存储。
根据实际情况,可以每隔一定时间将数据集导出到磁盘(快照),或者追加到命令日志中(AOF只追加文件),
他会在执行写命令时,将被执行的写命令复制到硬盘里面。您也可以关闭持久化功能,将Redis作为一个高效的网络的缓存数据功能使用。

Redis不使用表,他的数据库不会预定义或者强制去要求用户对Redis存储的不同数据进行关联。

数据库的工作模式按存储方式可分为:硬盘数据库和内存数据库。Redis 将数据储存在内存里面,读写数据的时候都不会受到硬盘 I/O 速度的限制,所以速度极快

Redis为什么这么快

    1. 完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速。数据存在内存中,类似于HashMap,HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1);
    1. 数据结构简单,对数据操作也简单,Redis中的数据结构是专门进行设计的;
    1. 采用单线程,避免了不必要的上下文切换和竞争条件,也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU,不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗;
    1. 使用多路I/O复用模型,非阻塞IO;
    1. 使用底层模型不同,它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样,Redis直接自己构建了VM 机制 ,因为一般的系统调用系统函数的话,会浪费一定的时间去移动和请求;

多路 I/O 复用模型

多路I/O复用模型是利用 select、poll、epoll 可以同时监察多个流的 I/O 事件的能力,在空闲的时候,会把当前线程阻塞掉,当有一个或多个流有 I/O 事件时,就从阻塞态中唤醒,于是程序就会轮询一遍所有的流(epoll 是只轮询那些真正发出了事件的流),并且只依次顺序的处理就绪的流,这种做法就避免了大量的无用操作。

这里“多路”指的是多个网络连接,“复用”指的是复用同一个线程。

采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求(尽量减少网络 IO 的时间消耗),且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快,也就是说内存内的操作不会成为影响Redis性能的瓶颈,主要由以上几点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。

Redis为什么是单线程的

官方FAQ表示,因为Redis是基于内存的操作,CPU不是Redis的瓶颈,Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现,而且CPU不会成为瓶颈,那就顺理成章地采用单线程的方案了(毕竟采用多线程会有很多麻烦!)。

注1:这里我们一直在强调的单线程,只是在处理我们的网络请求的时候只有一个线程来处理,一个正式的Redis Server运行的时候肯定是不止一个线程的,这里需要大家明确的注意一下!
例如Redis进行持久化的时候会以子进程或者子线程的方式执行(具体是子线程还是子进程待读者深入研究)

注2:从Redis 4.0版本开始会支持多线程的方式,但是,只是在某一些操作上进行多线程的操作!以后的版本中是否还是单线程的方式需要考证!