简介


引自中文官网:

Redis 是一个开源（BSD许可）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（strings）， 散列（hashes）， 列表（lists）， 集合（sets）， 有序集合（sorted sets） 与范围查询， bitmaps， hyperloglogs 和 地理空间（geospatial） 索引半径查询。 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是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API，是当今最流行的一款NOSQL数据库。

它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Hash), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等类型。

特点

  • Redis是单线程的，可处理1秒10w的并发（数据都在内存中）

  • Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

  • Redis支持多种类型数据结构，不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。

  • Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis为什么选择单线程？

为什么Redis这么快？

明明是单线程为什么Redis处理速度可以达到1s10w的并发量？

  • 纯内存KV操作
  • 内部是单程实现的（不需要创建/销毁线程，避免上下文切换，无并发资源竞争的问题）
  • 异步非阻塞的I/O（多路复用）
  • 优化的数据结构(Redis有诸多可以直接应用的优化数据结构的实现，应用层可以直接使用原生的数据结构提升性能)

纯内存KV操作为啥快？

相比于从磁盘读取数据，Redis操作内存，纯内存数据库，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)

且一般都是简单的存取操作，线程占用的时间很多，时间的花费主要集中在IO上，所以读取速度快

单线程怎么快了？

单线程保证了系统没有线程上下文的切换和竞争条件，也就不会出现所谓的死锁现象，避免了锁定和解锁的操作

多路复用又是啥？

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）

我们知道，Redis是通过与客户端之间创建socket连接的方式进行通信的

传统的I/O阻塞模型（Blocking I/O）

当使用 read 或者 write 对某一个文件描述符（File Descriptor 以下简称 FD)进行读写时，如果当前 FD 不可读或不可写，整个 Redis 服务就不会对其它的操作作出响应，导致整个服务不可用。

Redis 是跑在单线程中的，所有的操作都是按照顺序线性执行的，但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的，所以 I/O 操作在一般情况下往往不能直接返回，这会导致某一文件的 I/O 阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务。

类比：在班级里面，班主任需要去检查每一个同学的作业，假如班主任必须按照顺序去检查每个学生的作业，先检查A，再检查B、C、D。。。。，如果中间有一个学生没做完，班主任就只能在那里等，后续所有学生都没办法去检查。

同理：类似于循环处理socket，这一个操作没有数据就在那里等着，后续所有操作都排队

多线程方式

类比：班主任使用影分身术，创建26个分身，每个分身负责检查一个学生的作业，每多一个学生就增加一个分身

同理：类似于为每一个socket创建一个进程或者线程处理。

弊端：当涉及到公用资源上，就会导致资源竞争和锁问题，上下文的切换也会导致效率的下降（如果每个分身都需要在电脑上进行记录，而电脑只有一台的时候就需要进行竞争）
资源的损耗，开启了大量的进程或线程（一个教室站那么多人不会很挤吗？）

I/O 多路复用

类比：**班主任以逸待劳，一个人杵在讲台上，A同学举手说写完了就去检查A同学的，检查完回讲台接着杵着。B、C同学说写完了，就按顺序检查B同学和C同学的作业，以此类推，当然中间没人举手还是可以看一下手机的。

同理：将用户socket对应的fd注册进epoll，然后epoll监听哪些socket上有消息到达，这样就避免了大量的无用操作。此时的socket应该采用非阻塞模式。

这样，整个过程只在调用select、poll、epoll这些调用的时候才会阻塞，收发客户消息是不会阻塞的，整个进程或者线程就被充分利用起来，这就是事件驱动，所谓的reactor模式。
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Redis（Remote DIctionary Server） - 图1
在 I/O 多路复用模型中，最重要的函数调用就是 select，该方法的能够同时监控多个文件描述符的可读可写情况，当其中的某些文件描述符可读或者可写时，select 方法就会返回可读以及可写的文件描述符个数。

那一样会阻塞，为什么这里又叫多路复用了呢？

正因为阻塞I/O只能阻塞一个I/O操作，而I/O复用模型能够阻塞和监听多个I/O操作，所以才叫做多路复用。