redis 为什么这么快

redis的速度

redis的qps可以达到10万左右(每秒请求数)

redis 为什么这么快

内存结构

KV结构的内存数据库,时间复杂度O(1)

单线程

单线程的好处?
1 没有创建线程,销毁线程带来的消耗
2 线程上下文的切换导致的cpu消耗
3 线程之间的竞争如加锁,释放锁和死锁等

异步非阻塞

异步非阻塞 I/O,多路复用处理并发连接

Redis 为什么是单线程的

单线程已经满足需求且容易实现,redis的瓶颈可能是内存和网络带宽,而不是cpu。

单线程为什么这么快

虚拟内存器(Vitual Memory)

主存:内存;辅存:磁盘(硬盘)
cpu通过虚拟内存器的虚拟地址来访问主存的物理地址
增加虚拟内存的好处是第一:隔离了物理地址;第二:通过同一个物理地址对应不同的虚拟地址实现内存共享;第三:虚拟内存大于物理内存。

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用户空间和内核空间

操作系统把虚拟内存分为两类:用户空间和内核空间,用户空间和内核空间的内存比例是3:1。
内核空间存放的是内核代码和数据如进程管理等,进程在内核空间运行称为内核态,进程可以执行任何命令,调用系统的一切资源(各种硬件资源)。
用户空间存放的是用户程序的代码和数据,进程在用户空间运行称为用户态,进程只能执行简单的命令,不能直接调用系统资源,可以通过系统调用来访问内核。

进程切换(上下文切换)

cpu通过时间分片算法来轮流执行线程
进程切换:挂起当前正在执行的进程,恢复之前挂起的某一个进程。
上下文:挂起进程的cpu寄存器和程序计数器,保存在系统内核。

文件描述符 FD(File Descriptor)

linux系统把所有的设备当做文件来处理,而linux用文件描述符来标识文件
文件描述符是内核为管理已打开的问题创建的索引,标识已打开的文件。

传统 I/O 数据拷贝

两次拷贝:等待数据是将数据从磁盘到内核空间;复制指从内核空间到用户空间。

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Blocking I/O

数据从磁盘-->内核空间-->用户空间是阻塞的

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多路复用(I/O Multiplexing)

I/O指网络I/O
多路:多个TCP连接(Socket或Channel)
复用:复用一个或多个线程
基本原理是用内核进程代替用户进程来监视文件描述符,并给出相应的事件处理。

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I/O多路复用

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内存回收

key过期策略

定时过期(主动淘汰)

为每一个key设置一个定时器,当到了到期时间,就立即清除。

惰性过期(被动淘汰)

当访问key,若过期则删掉

定期过期

当每间隔一段时间,在固定的耗时去扫描过期的key并清除。
redis使用的是惰性过期和定期过期两种策略

淘汰策略

当内存达到最大内存极限时触发

最大内存设置

通过在redis.conf设置maxmemory来改变

淘汰策略

LRU，Least Recently Used:最近最少使用。
LFU，Least Frequently Used，最不常用

持久化机制

RDB 快照(Redis DataBase)

在满足一定条件,将内存的数据生成dump.rdb的文件;redis重启时通过加载dump.rdb来恢复数据。

什么时候写入rdb文件

1 自动触发:通过配置规则如400秒只有有10个key被修改;shutdown触发;flushall
2 手动触发:通过save或bgsave来触发

缺点

当redis意外挂掉会丢失最后一个快照之后的修改

AOF(Append Only File)

将命令每隔一秒写入日志文件;当aof文件比较大的时候,会触发重写机制即把数据库的命令重写为aof文件。
当aof和rdb都开启时,优先选择aof.