echo編輯整理，歡迎轉載，轉載請聲明文章來源。歡迎添加echo微信(微信號：t2421499075)交流學習。 百戰不敗，依不自稱常勝，百敗不頹，依能奮力前行。——這才是真正的堪稱強大！！！
Redis的實際被應用都是因為它的性能，在眾多緩存中Redis也是一個比較快的中間件，而且它是單線程操作，沒有過的內存開銷，給程序帶來了更多的擴展空間。
Redis的性能展示
在保證網絡通暢的情況下，相同的CPU和相同的Redis版本，處理不同大小的數據，Redis的吞吐量如下圖所示，該圖來自Redis的官方網站。我們可以在網站中看到。Redis在處理1000字節的數據的時候，都是穩定位置吞吐量在10w，當處理的數據不斷增大的時候，吞吐量才慢慢開始下降。
圖片來自redis官網
下圖是提供的QPS測試圖，官方提供的數據是可以達到100000+的QPS（每秒內查詢次數）。
圖片來自redis官網
Redis為什么那么快？
- 純內存KV操作
- 內部是單程實現的（不需要創建/銷毀線程，避免上下文切換，無並發資源競爭的問題）
- 異步非阻塞的I/O（多路復用）
存內存KV操作快在哪里？
我們從上面的介紹里面我們看到了Redis是一個純kv的操作。並且Redis絕大部分請求是純粹的內存操作，所以速度非常快。數據存在內存中，類型與存在hashMap中，那么為什么那么快呢？我們可以一起來看一下幾種常用數據結構的對比，和他們的優勢。
| 數據結構 | 操作 | 時間復雜度 |
|---|---|---|
| List | insert | O(N) |
| List | select | O(1) |
| Set | insert | O(1) |
| Set | select | O(1) |
| HashMap | insert | O(1) |
| HashMap | select | O(1) |
從上圖我們可以看出，HashMap的優勢就是查找和操作的時間復雜度都是O（1）,所以Redis內部采用這種結構能夠從根本上獲得足夠的優勢，當讓，Redis的快速不僅僅是數據結構成就的，還有單程成和異步I/O
Redis為什么使用單線程？
Redis使用單線程就夠了！我們可以看到下圖中官網的描述，Redis的使用瓶頸並不是CPU，它主要受到內存和網絡的限制。例如，使用在一般Linux系統上運行的流水線Redis每秒可以發送一百萬個請求，因此，如果您的應用程序主要使用O（N）或O（log（N））命令，則幾乎不會使用過多的CPU 。
從描述中我們可以看到，Redis在使用的時候，使用單線程就已經能夠獲取Redis足夠使用的CPU資源，主要的瓶頸在於內存。但是單線程為什么能夠做到這么快的速度的呢？
Redis使用單線程，相比於多線程快在哪里？
從上面官網的介紹我們看到了，Redis的瓶頸不在線程，不在獲取CPU的資源，所以如果使用多線程就會帶來多余的資源占用。比如上下文切換、資源競爭、鎖的操作。
- 上下文的切換
-
- 上下文其實不難理解，它就是CPU寄存器和程序計數器。主要的作用就是存放沒有被分配到資源的線程，多線程操作的時候，不是每一個線程都能夠直接獲取到CPU資源的，我們之所以能夠看到我們電腦上能夠運行很多的程序，是應為多線程的執行和CPU不斷對多線程的切換。但是總有線程獲取到資源，也總有線程需要等待獲取資源，這個時候，等待獲取資源的線程就需要被掛起，也就是我們的寄存。這個時候我們的上下文就產生了，當我們的上下文再次被喚起，得到資源的時候，就是我們上下文的切換。
- 競爭資源
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- 競爭資源相對來說比較好理解，CPU對上下文的切換其實就是一種資源分批，但是在切換之前，到底切換到哪一個上下文，就是資源競爭的開始。在我redis中由於是單線程的，所以所有的操作都不會涉及到資源的競爭。
- 鎖的消耗
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- 對於多線程的情況來講，不能回避的就是鎖的問題。如果說多線程操作出現並發，有可能導致數據不一致，或者操作達不到預期的效果。這個時候我們就需要鎖來解決這些問題。當我們的線程很多的時候，就需要不斷的加鎖，釋放鎖，該操作就會消耗掉我們很多的時間
I/O復用，非阻塞模型
對於I/O阻塞可能有很多人不知道，I/O操作的阻塞到底是怎么引起的，Redis又是怎么解決的呢？
- I/O操作的阻塞：當用戶線程發出IO請求之后，內核會去查看數據是否就緒，如果沒有就緒就會等待數據就緒，而用戶線程就會處於阻塞狀態，用戶線程交出CPU。當數據就緒之后，內核會將數據拷貝到用戶線程，並返回結果給用戶線程，用戶線程才解除block狀態。
- Redis采用多路復用：I/O 多路復用其實是在單個線程中通過記錄跟蹤每一個sock（I/O流） 的狀態來管理多個I/O流。select, poll, epoll 都是I/O多路復用的具體的實現。epoll性能比其他幾者要好。redis中的I/O多路復用的所有功能通過包裝常見的select、epoll、evport和kqueue這些I/O多路復用函數庫來實現的。
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