还不懂Redis是单线程还是多线程的？这份Redis实战该学起来了！

最新推荐文章于 2024-10-08 09:02:23 发布

原创最新推荐文章于 2024-10-08 09:02:23 发布 · 197 阅读

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#数据库 #redis #java #学习 #后端

本文详细解析了Redis的单线程工作原理及其在4.0版本后引入的多线程特性，包括LazyFree机制、I/O多路复用及Redis 6.0的多线程实现。

前言

Redis，在工作中我们经常使用到，这也决定了它是面试的常客。我们总说Redis是单线程的，其实这也没错也错了，因为Redis不仅仅是单线程，从4.0开始，Redis就引进了多线程的概念。

单线程

我们常说的Redis单线程其实是指事件处理上的。在了解事件处理上，先了解下redis的工作机制。
Redis服务器是一个事件驱动程序，服务器需要处理以下两类事件：

文件事件：Redis服务器通过套接字与客户端（或者其他Redis服务器）进行连接，而文件事件就是服务器对套接字操作的抽象；服务器与客户端的通信会产生相应的文件事件，而服务器则通过监听并处理这些事件来完成一系列网络通信操作，比如连接accept，read，write，close。
时间事件：Redis服务器中的一些操作需要在给定的时间点执行，而时间事件就是服务器对这类定时操作的抽象，比如过期键清理

Redis将文件事件和时间事件进行抽象，时间轮训器会监听I/O事件表，一旦有文件事件就绪，Redis就会优先处理文件事件，接着处理时间事件。
在所有事件处理上，Redis都是以单线程形式处理，所以说Redis是单线程的。
同时，Redis基于Reactor模式开发了自己的I/O事件处理器，也就是文件事件处理器，Redis在I/O事件处理上，采用了I/O多路复用技术，同时监听多个套接字，并为套接字关联不同的事件处理函数，通过一个线程实现了多客户端并发处理。
但是，实际上Redis也并不是单线程的，比如生成RDB文件，就会fork一个子进程来实现。
在4.0之前，Redis在处理客户端命名时都是以单线程形式运行的，期间不响应其他客户端请求；但是如果发生一条耗时很长的命令，如：删除一个大key，导致Redis服务器卡住了几秒，对负载高的缓存系统是一种灾难，因此，在4.0版本引入了Lazy Free机制，将慢操作异步化了。

I/O多路复用
- I/O ：网络 I/O 
- 多路：多个客户端连接（连接就是套接字描述符，即 socket 或者 channel） 
- 复用：复用一个或几个线程。就是说一个或一组线程处理多个 TCP 连接,使用单进程就能够实现同时处理多个客户端的连接 

就是说`一个服务端进程可以同时处理多个套接字描述符`

Lazy Free机制

将大键的删除操作异步化，采用非阻塞删除（对应命令UNLINK），大键的空间回收交由单独线程实现，主线程只做关系解除，可以快速返回，继续处理其他事件，避免服务器长时间阻塞。

Redis6.0后

Redis在4.0版本引入了Lazy Free，自此Redis有了一个Lazy Free线程专门用于大键的回收，但是大家都知道，Redis的性能瓶颈并不在CPU上，而是在内存和网络上。所以6.0发布的多线程并未将事件处理改成多线程，而是在I/O上。
如果把事件处理改成多线程，不但会导致锁竞争，而且会有频繁的上下文切换，即使用分段锁来减少竞争，对Redis内核也会有较大改动，性能也不一定有明显提升。
但是，6.0版本的多线程并非彻底的多线程，I/O线程只能同时执行读或者同时执行写操作，期间事件处理线程一直处于等待状态，并非流水线模型，有很多轮训等待开销。
在 Redis6.0 中，多线程机制默认是关闭的，需要在 redis.conf 中完成以下两个设置才能启用多线程。


设置 io-thread-do-reads 配置项为 yes，表示启用多线程。
io-threads-do-reads yes

设置线程个数

io-threads 6

⼀般来说，线程个数要小于 Redis 实例所在机器的 CPU 核数，例如，对于⼀个 4 核的机器来说，Redis 官⽅建议配置 2 个或 3个IO 线程。
线程数并不是越大越好，官方认为超过了8个基本就没什么意义了。

总结

Redis的单线程，主要是指事件处理上，但是Redis的其他功能，如持久化、异步删除这些都是由额外的线程执行的。在Redis6.0版本的多线程并非彻底的多线程，I/O线程只能同时执行读或者同时执行写操作。在开启多线程后，并不会存在线程并发的安全问题，因为Redis的多线程部分只是用来处理网络数据的读写和协议解析，执行命令仍然是单线程顺序执行。

这里分享一份八年Java开发大牛呕心沥血整理出来的 Redis实战，先简单的看一下大概内容

第一部分：入门

第1章初识Redis