Redis為什么要引入多線程

一、問題概述

Redis 6.0 之后的版本拋棄了單線程模型這一設(shè)計(jì)，原本使用單線程運(yùn)行的 Redis 也開始選擇性使用多線程模型，乍一看Redis的作者這么牛，也逃不過“真香定律”，

仔細(xì)想想，這個(gè)問題其實(shí)可以拆分，拆分為兩個(gè)主要的問題：

（1）為什么 Redis 一開始選擇單線程模型（單線程的好處）？

（2）為什么 Redis 在 6.0 之后加入了多線程（在某些情況下，單線程出現(xiàn)了缺點(diǎn)，多線程可以解決）？

其實(shí)，作者并不是沒有逃脫真香定理，而是隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)的問題也越來越多，原來的設(shè)計(jì)肯定就有些不合時(shí)宜，該做出改變就做出改變。OK，帶著倆問題，我們就來好好地分析一下。 

二、為什么Redis一開始使用單線程

不管是單線程或者是多線程都是為了提升Redis的開發(fā)效率，因?yàn)镽edis是一個(gè)基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫，還要處理大量的外部的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，這就不可避免的要進(jìn)行多次IO。好在Redis使用了很多優(yōu)秀的機(jī)制來保證了它的高效率。那么為什么Redis要設(shè)計(jì)成單線程模式的呢？可以總結(jié)如下：

（1）IO多路復(fù)用

我們來看一下Redis頂層設(shè)計(jì)。

FD是一個(gè)文件描述符，意思是表示當(dāng)前文件處于可讀、可寫還是異常狀態(tài)。使用 I/O 多路復(fù)用機(jī)制同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)文件描述符的可讀和可寫狀態(tài)。你可以理解為具有了多線程的特點(diǎn)。

一旦受到網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求就會(huì)在內(nèi)存中快速處理，由于絕大多數(shù)的操作都是純內(nèi)存的，所以處理的速度會(huì)非常地快。也就是說在單線程模式下，即使連接的網(wǎng)絡(luò)處理很多，因?yàn)橛蠭O多路復(fù)用，依然可以在高速的內(nèi)存處理中得到忽略。

（2）可維護(hù)性高

多線程模型雖然在某些方面表現(xiàn)優(yōu)異，但是它卻引入了程序執(zhí)行順序的不確定性，帶來了并發(fā)讀寫的一系列問題。單線程模式下，可以方便地進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試。

（3）基于內(nèi)存，單線程狀態(tài)下效率依然高

多線程能夠充分利用CPU的資源，但對(duì)于Redis來說，由于基于內(nèi)存速度那是相當(dāng)?shù)母?，能達(dá)到在一秒內(nèi)處理10萬個(gè)用戶請(qǐng)求，如果一秒十萬還不能滿足，那我們就可以使用Redis分片的技術(shù)來交給不同的Redis服務(wù)器。這樣的做飯避免了在同一個(gè) Redis 服務(wù)中引入大量的多線程操作。

而且基于內(nèi)存，除非是要進(jìn)行AOF備份，否則基本上不會(huì)涉及任何的 I/O 操作。這些數(shù)據(jù)的讀寫由于只發(fā)生在內(nèi)存中，所以處理速度是非?？斓模挥枚嗑€程模型處理全部的外部請(qǐng)求可能不是一個(gè)好的方案。

現(xiàn)在我們知道了基本上可以總結(jié)成兩句話，基于內(nèi)存而且使用多路復(fù)用技術(shù)，單線程速度很快，又保證了多線程的特點(diǎn)。因?yàn)闆]有必要使用多線程。

三、為什么引入多線程？

剛剛說了一堆使用單線程的好處，現(xiàn)在話鋒一轉(zhuǎn)，又要說為什么要引入多線程，別不適應(yīng)。引入多線程說明Redis在有些方面，單線程已經(jīng)不具有優(yōu)勢(shì)了。

因?yàn)樽x寫網(wǎng)絡(luò)的read/write系統(tǒng)調(diào)用在Redis執(zhí)行期間占用了大部分CPU時(shí)間，如果把網(wǎng)絡(luò)讀寫做成多線程的方式對(duì)性能會(huì)有很大提升。

Redis 的多線程部分只是用來處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀寫和協(xié)議解析，執(zhí)行命令仍然是單線程。之所以這么設(shè)計(jì)是不想 Redis 因?yàn)槎嗑€程而變得復(fù)雜，需要去控制 key、lua、事務(wù)，LPUSH/LPOP 等等的并發(fā)問題。

Redis 在最新的幾個(gè)版本中加入了一些可以被其他線程異步處理的刪除操作，也就是我們?cè)谏厦嫣岬降?UNLINK、FLUSHALL ASYNC 和 FLUSHDB ASYNC，我們?yōu)槭裁磿?huì)需要這些刪除操作，而它們?yōu)槭裁葱枰ㄟ^多線程的方式異步處理？

我們知道Redis可以使用del命令刪除一個(gè)元素，如果這個(gè)元素非常大，可能占據(jù)了幾十兆或者是幾百兆，那么在短時(shí)間內(nèi)是不能完成的，這樣一來就需要多線程的異步支持。

現(xiàn)在刪除工作可以在后臺(tái)進(jìn)行。