Redis 的单线程与多线程之争

为什么 Redis 使用单线程

Redis 单线程为什么还那么快

Redis 6.0 引入多线程的原因

Redis 的网络模型

结语

Redis 是单线程的吗？带你全面了解 Redis

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哈喽，大家好，我是小宋科技。今天在刷博客的时候，看到一个挺有意思的面试题：“Redis 是单线程的吗？”平时我们常听说 Redis 是单线程的，但实际上，Redis 从 4.0 开始就部分引入了多线程机制。为什么我们还说 Redis 是单线程的呢？

Redis 的单线程与多线程之争

Redis 中存在异步操作，例如 bgsave 命令，它允许在后台异步将当前数据持久化到磁盘。既然有异步操作，自然涉及多线程，那为什么还说 Redis 是单线程的呢？

实际上，平时所说的 Redis 是单线程的，主要是指 Redis 对外提供键值对存储服务的核心功能，即网络请求和数据操作是由一个线程完成的。而其他例如持久化存储、集群支撑等模块可以由多线程完成。在 Redis 6.0 版本中，网络请求处理部分迎来了一次重大更新，引入了多线程模型。这意味着 Redis 在接收网络请求时，可以利用多个线程并行处理，从而大大提高并发性能。

为什么 Redis 使用单线程

很多人认为“单线程”意味着“低效”。然而，Redis 采用单线程模型主要有三个原因：

1. CPU 不是性能瓶颈：Redis 的操作基本都是基于内存的，因此 CPU 并不是瓶颈所在。
2. 磁盘 IO 不是瓶颈：Redis 操作主要在内存中进行，很少涉及磁盘 IO。
3. 网络 IO 是主要挑战：早期设计者认为通过 IO 多路复用技术足以应对大部分场景。

多线程的引入虽然可以提高 IO 和 CPU 的利用率，但也会带来并发问题和设计复杂性。因此，Redis 最终选择了简单的单线程模型。

Redis 单线程为什么还那么快

Redis 单线程模型能够避免不同线程之间的资源竞争，同时减少线程切换的开销。其高效性还体现在以下几个方面：

1. 高效的数据结构：Redis 的数据结构经过精心优化，具有极高的效率。
2. 基于内存操作：所有操作都在内存中进行，极少的 IO 时间。
3. IO 多路复用：通过一个线程监听多个 IO 事件，加快 IO 利用率。

Redis 6.0 引入多线程的原因

Redis 6.0 引入的多线程主要针对处理网络请求。这是因为，随着业务场景越来越复杂，有些公司需要更高的 QPS（每秒查询率）。为了提升 QPS，很多公司会部署 Redis 集群，并尽可能增加 Redis 机器数。但这种做法的资源消耗巨大。

经过分析，限制 Redis 性能的主要瓶颈在网络 IO 的处理上。多路复用的 IO 模型本质上是同步阻塞型 IO 模型，在处理网络请求时调用 select 的过程是阻塞的。为了充分利用 CPU 的多核优势，Redis 6.0 引入多线程，使得网络请求处理并发进行，大大提升了性能。

Redis 的网络模型

Redis 的网络模型依然基于著名的 Reactor 模式。根据分发器和处理线程的数量，通常可以分为三种模式：

1. 单分发器单线程：所有操作在同一个线程中完成。
2. 单分发器多线程：数据的接收和发送由多个线程完成，业务处理在子线程中进行。
3. 多分发器多线程：多个分发器和多个线程处理请求。

Redis 6.0 采用单分发器多线程模型进行了一定改进：

1. 接收和发送数据纳入子线程：避免高并发时主线程的处理能力成为瓶颈。
2. 业务在主线程中执行：保持整体结构的一致性，减少修改成本。

结语

Redis 通过引入多线程，充分利用多核优势，解决了网络 IO 瓶颈问题，大幅提升了并发性能。然而，核心的数据操作仍然由单线程完成，确保了简单高效的设计。希望本文能帮助大家更好地理解 Redis 的单线程与多线程机制，也欢迎大家在评论区分享自己的见解和问题。

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