Redis为什么这么快

Stella981
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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,Bitmaps,Hyperloglogs 和地理空间(Geospatial)索引半径查询。其中常见的数据结构类型有:String、List、Set、Hash、ZSet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有多快

Redis采用的是基于内存的采用的是单进程单线程模型的 KV 数据库由C语言编写,官方提供的数据是可以达到100000+的QPS(每秒内查询次数)

简单测试(2G单核)

PING_INLINE: 82236.84 requests per second
PING_BULK: 89525.52 requests per second
SET: 82987.55 requests per second
GET: 67659.00 requests per second
INCR: 71022.73 requests per second
LPUSH: 73206.44 requests per second
RPUSH: 69252.08 requests per second
LPOP: 66800.27 requests per second
RPOP: 70671.38 requests per second
SADD: 68965.52 requests per second
SPOP: 90497.73 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 85984.52 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 35050.82 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 13255.57 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 8701.71 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 6487.61 requests per second
MSET (10 keys): 64226.07 requests per second

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);

  2. 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

  3. 使用多路I/O复用模型,非阻塞IO;

    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

  4. 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

但是,我们使用单线程的方式是无法发挥多核CPU 性能,不过我们可以通过在单机开多个Redis 实例来完善

Redis为什么是单线程的

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 ,多线程会增加复杂度,使用锁机制来保证数据一致性

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

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