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redis源代碼解讀:單線程redis如何實現緩存?

Redis可能是近年來最火的緩存數據庫方案,在各種高並發領域都有應用。

在本文中,我們將從源代碼的角度分析為什麽這樣壹個高性能、高應用的緩存是單線程方案。當然,壹個方案的高性能和高並發是多方面的綜合因素,其他因素後面會有解釋。後續分析主要基於LINUX操作系統,這也是redis應用最廣泛的平臺。

單線程最大的限制是什麽?就是CPU,現在服務器壹般都是多CPU,單線程只能用其中壹個核心。

作為壹個網絡內存緩存數據庫,redis在實現高性能方面有四個要點。

1.高並發、高流量的網絡數據處理。

壹個異步、高效、低CPU需求的網絡模型,主要由OS提供。目前,EPOLL是LINUX中最流行的壹個。這個網絡上有很多介紹,主要是基於壹個事件驅動的異步模型。

2.合理的架構,程序內的調用邏輯和內存管理。

redis在純C中實現時,整體調用邏輯很短,但在內存方面,適當合並了壹些對象和對齊,比如sds,底層使用內存池,不同情況有所不同。

不過整體來說,不如NGINX的內池設計巧妙。當然,它們是不壹樣的。NGINX是基於請求釋放的邏輯設計的,所以對於請求,可以壹次申請壹個大塊,分部分使用,然後統壹釋放。

3.數據復制的代價,無論是讀數據還是寫數據,壹般都需要數據復制的過程。

數據復制其實就是內存復制,真正的成本在於壹個大值的存在。當值的長度超過16KB時,性能將開始下降。因為單線程,如果有壹個超大的值,比如20MB,整個線程都會因為這個請求而被阻塞,導致後面的請求進不來,雖然後面的請求是壹個小請求,可以快速處理。

4.數據結構中算法的代價在4.redis中,有些結構在數據量很大的情況下是非常昂貴的。

很多時候,人們忽略了算法的運算代碼,因為比如memcached就是壹個完整的KV緩存,除了壹個鍵搜索和位置哈希算法之外,沒有任何算法。

另壹方面,Redis提供了許多高級數據對象,它們具有壹些高級算法能力,這些能力需要例如GEO模塊。