Redis快速度特性及为什么支持多线程及应用场景

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  目录

    1.Redis 访问速度快特性

    2.Redis 6.0 为什么支持多线程?

    3.Redis可以做什么

      3.1.缓存  3.2.排行榜系统  3.3.计数器应用  3.4.社交网络  3.5.消息队列系统

1.Redis 访问速度快特性

  正常情况下,Redis执行命令的速度非常快,官方给出的数字是读写性能可以达到10万/秒,当然这也取决于机器的性能;Redis使用了单线程架构和I/O多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务;为什么Redis使用单线程模型会达到每秒万级别的处理能力呢?可以将其归结为四点:

  第一,纯内存访问,Redis将所有数据放在内存中,内存的响应时长大约为100纳秒,这是Redis达到每秒万级别访问的重要基础。

  第二,非阻塞I/O,Redis使用epoll作为I/O多路复用技术的实现,再加上Redis自身的事件处理模型将epoll中的连接、读写、关闭都转换为事件,不在网络I/O上浪费过多的时间

  第三,单线程避免了线程切换和竞态产生的消耗

  第四,用C语言实现的,一般来说C语言实现的程序“距离”操作系统更近,执行速度相对会更快。且Redis源代码可以说是精打细磨,曾经有人评价Redis是少有的集性能和优雅于一身的开源代码。

 

2.Redis 6.0 为什么支持多线程?

Redis处理一个请求的过程:

  • 建立连接

  • 读取请求

  • 解析请求

  • 处理请求

  • 返回响应

  那么这个流程中,性能的瓶颈主要在哪呢?

    1)建立连接:这个操作是无法避免的,不予考虑(可以通过长连接来解决)。

    2)读取请求:因为多路I/O复用机制(以epoll为例),可将 I/O 事件注册到epoll instance上,当我们通过epoll_wait获取到该可读I/O事件时,请求数据已经存在于Linux Kernel,开销不大。

    3)解析请求:因为Redis的命令相对来说比较简单,解析起来并不是CPU密集型,所以也并不是瓶颈。

    4)处理请求:同建立连接,这个操作是无法避免的,不予考虑。

    5)返回响应:在上述操作执行完毕后,Redis接下来会返回响应至客户端,底层是通过调用write来实现的,它是一个阻塞操作。以客户端与Redis建立的是TCP连接为例,TCP协议是一个可靠的协议,也就是说数据发送方要确保数据接收方获取到的数据是正确的,因此在这段期间内,write调用并不会返回,而网络传输速度显然是慢于内存的读写速度的,确实相对来说比较耗时。

这里除了建立连接之外,其它的操作都是不间断顺序执行的,由于Redis的单线程机制导致在此期间无法处理其它的请求。如果要在此基础上提高性能,本质上来说就是要能够在单位时间内处理更多的请求。

    Redis 6.0中的多线程,也只是针对处理网络请求过程采用了多线程,而数据的读写命令,仍然是单线程处理的。

    Redis 6.x引入了I/O线程,以并发的方式(主线程+I/O线程)同时读取和解析多个请求,串行的方式(主线程)处理多个请求(减少并发带来的复杂度),最后是以并发的方式(主线程+I/O线程)同时返回多个响应,达到了单位时间内处理更多请求的目的,提高了吞吐量。

    那么为什么Redis要引入多线程?因为Redis想在原来的基础上进一步提高单位时间内处理的请求个数,以提高吞吐量。

 

3.Redis可以做什么

3.1.缓存

  缓存机制几乎在所有的大型网站都有使用,合理地使用缓存不仅可以加快数据的访问速度,而且能够有效地降低后端数据源的压力。Redis提供了键值过期时间设置,并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。可以这么说,一个合理的缓存设计能够为一个网站的稳定保驾护航。

3.2.排行榜系统

  排行榜系统几乎存在于所有的网站,例如按照热度排名的排行榜,按照发布时间的排行榜,按照各种复杂维度计算出的排行榜,Redis提供了列表和有序集合数据结构,合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。

3.3.计数器应用

  计数器在网站中的作用至关重要,例如视频网站有播放数、电商网站有浏览数,为了保证数据的实时性,每一次播放和浏览都要做加1的操作,如果并发量很大对于传统关系型数据的性能是一种挑战。Redis天然支持计数功能而且计数的性能也非常好,可以说是计数器系统的重要选择。

3.4.社交网络

  赞/踩、粉丝、共同好友/喜好、推送、下拉刷新等是社交网站的必备功能,由于社交网站访问量通常比较大,而且传统的关系型数据不太适合保存这种类型的数据,Redis提供的数据结构可以相对比较容易地实现这些功能。

3.5.消息队列系统

  消息队列系统可以说是一个大型网站的必备基础组件,因为其具有业务解耦、非实时业务削峰等特性。Redis提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能,虽然和专业的消息队列比还不够足够强大,但是对于一般的消息队列功能基本可以满足。

 

    原文作者:香吧香
    原文地址: https://www.cnblogs.com/zjdxr-up/p/16307673.html
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