1. Redis简介
Redis是一个开源的、基于内存的数据结构存储系统,同时也支持在硬盘上进行存储。Redis的全称是:Remote Dictionary Server,其主要将数据存储在内存中,因此访问速度极快;同时也可以将数据存储在硬盘中以保证数据的持久性。Redis是一个单线程的服务器,使用reactor模型来实现高效的I/O通信。
2. Reactor模型
在讨论Redis单线程的reactor模型之前,先简单介绍下Reactor模型的基本原理。Reactor模型也叫反应器模式,为单线程处理多个客户端连接的一种高效的模型。其基本原理如下:
2.1. 基本结构
在Reactor模型中,整个系统只有一个线程用于处理所有的I/O操作,并且该线程独立于客户端的线程。在该线程中,有三个基本的部分:
Acceptor(接收器):用于处理客户端发起的请求,然后创建对应的处理器。
Handlers(处理器):用于处理客户端请求的具体操作。
Event Demultiplexer(事件分离器):用于将I/O事件分离出来,并将其分发到对应的处理器中。
2.2. 基本流程
Reactor模型的基本流程如下:
Acceptor监听指定IP地址和端口号。
当客户端发起请求时,Acceptor接收客户端请求,然后将其转发到Handler处理器中。
Handler处理器对请求进行处理,并返回响应结果给客户端。
需要注意的是,在整个过程中,Event Demultiplexer起到了非常重要的作用。其通过在内核中注册I/O事件,监听事件的触发,然后将事件分发到对应的Handler处理器中。
3. Redis单线程的reactor模型
Redis的单线程reactor模型,则是在Reactor模型的基础上进行了优化,以提高Redis的性能和并发处理能力。
3.1. 基本结构
Redis单线程的reactor模型与一般Reactor模型类似,但是其去掉了Acceptor,因为Redis是一个基于TCP的系统,它的监听工作由内核来完成,而不是由Redis自己来完成。因此Redis仅需要两个基本组成部分:
Handlers(处理器):用于处理客户端请求的具体操作。
Event Demultiplexer(事件分离器):用于将I/O事件分离出来,并将其分发到对应的处理器中。
3.2. 基本流程
Redis单线程的reactor模型的基本流程如下:
Handlers(处理器)监听Redis自身的文件事件。
Event Demultiplexer(事件分离器)监听内核事件,并将事件分发到对应的Handlers中。
Redis的处理器(即命令处理器,如set、get等)对客户端请求进行响应。
完成响应后,Redis将结果返回给客户端。
与普通的Reactor模型不同的是,Redis的Event Demultiplexer对于不同类型的事件是有优先级的,具体如下:
Redis的I/O事件是最高优先级的,其次是定时事件。
每个Handler都会拥有自己独立的文件事件分离器,每次事件到来时,该Handler自己的分离器会将事件加入该Handler自己的事件队列中,然后再由该Handler进行处理。
4. 总结
Redis在并发处理能力上的出色表现,得益于其单线程的reactor模型。通过优化事件分离器和Handler处理器的设计,并且利用事件优先级的概念,Redis能够快速响应客户端请求,并且保证高并发的操作。因此,了解Redis的单线程reactor模型,不仅能够帮助我们更好的理解Redis的内部实现,也能够为我们在设计并发系统时提供有益的借鉴和参考。