Redis是单线程的原因及高并发快的3大原因详解-猿码集

Redis是单线程的原因

Redis是一款非常受欢迎的内存数据存储系统，而且被广泛应用于高并发、大数据量的场景中。Redis之所以能够支持高并发，其中一个重要的因素是Redis是单线程的。

1. Redis单线程模型的原理

Redis单线程模型的原理是，Redis的整个内存数据库和网络I/O都是在一个线程中执行的。

/* Redis服务器启动之后 */
int main(void) {
    /* 创建一个单独的I/O多路复用器 */
    aeEventLoop *el = aeCreateEventLoop(1024);
    /* 启动HTTP服务器来接受客户端连接 */
    int fd = anetTcpServer(Redis_Error,8080,NULL,511);
    aeCreateFileEvent(el,fd,AE_READABLE,acceptTcpHandler,"server.listen");
    /* 启动数据库主循环 */
    while(!server.shutdown)
        aeMain(el,50);
    return 0;
}

在该代码中，Redis服务器在启动之后，首先会创建一个I/O多路复用器（即程序运行的主循环），用来同时处理等待中的客户端请求和定时器事件，然后启动HTTP服务器来接受客户端连接，最后进入数据库主循环，一直到服务器关闭。

当客户端向Redis发送请求时，请求会被放到一个FIFO队列中，等待被处理。这时，Redis会从队列中取出请求并执行，执行过程中，线程不会被切换或中断，因为Redis是单线程的。

2. Redis单线程模型的优势

Redis单线程模型的优势在于它简化了编程模型，降低了代码的复杂度和维护成本，并且提高了代码的执行效率。

因为Redis是单线程的，所以不需要考虑线程锁、线程间通信等多线程编程的复杂问题，简化了代码的编写。此外，单线程意味着避免了CPU切换带来的性能损失，代码的执行效率更高。

此外，在实际应用中，我们可以用多个Redis实例来提升系统的吞吐量，而不是像多线程编程一样手动管理线程池。

Redis高并发的3大优势

1. Redis的基于内存的高效

Redis是一款基于内存的数据存储系统，它的数据都存储在内存中，这使得Redis拥有了非常快的读写速度。此外，Redis还实现了自己的内存管理机制，避免了内存碎片和内存泄漏问题，进一步提高了Redis的执行效率。

2. Redis的高速缓存能力

Redis除了可以作为一个数据库使用之外，还可以作为一个高速缓存使用。当Redis用作高速缓存时，它会将访问频率较高的数据存储在内存中，并定期将冷数据从内存中淘汰，这使得Redis拥有了极高的缓存效率。

除了缓存数据外，Redis还支持缓存数据结果以及缓存页面。当一个页面被缓存在Redis中时，相应HTTP请求会直接由Redis处理，这就避免了从磁盘中读取数据的损耗，提升了系统的响应速度。

3. Redis的分布式锁机制

在Redis中，我们可以通过setnx指令和expire指令来实现分布式锁。

setnx指令可以将一个key设置为某个value，并且只有在这个key不存在的情况下才会执行操作，如果key已经存在，那么setnx指令不会执行操作。这可以通过它来实现分布式锁。

// SETNX locks:some_lock_id token
// EXPIRE locks:some_lock_id 120
lock_id = 'locks:some_lock_id'
token = uuid.uuid4().hex
timeout = 120
def acquire_lock(redis_conn,lock_id,token,timeout):
    acquired = False
    end = time.time() + timeout
    while time.time() < end and not acquired:
        acquired = redis_conn.setnx(lock_id, token)
        if acquired:
            redis_conn.expire(lock_id, timeout)
    return token if acquired else None

利用setnx指令，我们可以将一段代码块的访问限制为同一时刻只能有一个线程执行，从而避免了线程不安全的问题。

因此，Redis的单线程架构和高并发优势使得它成为了解决高并发、大数据量、实时性要求高的业务场景的首选方案。

Redis是单线程的原因及高并发快的3大原因详解