为什么redis是单线程的以及为什么这么快？

官网的说法

我们先来认真看一下官网的说法。翻译过来大意如下：

CPU并不是您使用Redis的瓶颈，因为通常Redis要么受内存限制，要么受网络限制。例如，使用在一般Linux系统上运行的流水线Redis每秒可以发送一百万个请求，因此，如果您的应用程序主要使用O（N）或O（log（N））命令，则几乎不会使用过多的CPU 。

但是，为了最大程度地利用CPU，您可以在同一服务器上启动多个Redis实例，并将它们视为不同的服务器。在某个时候，单个实例可能还不够，因此，如果您要使用多个CPU，则可以开始考虑更早地分片的某种方法。

但是，在Redis 4.0中，我们开始使Redis具有更多线程。目前，这仅限于在后台删除对象，以及阻止通过Redis模块实现的命令。对于将来的版本，计划是使Redis越来越线程化。

既然redis的瓶颈不是cpu，那么在单线程可以实现的情况下，自然就使用单线程了。

自己的解读

我们知道redis是基于内存的。那么我们接下来要了解一个问题多线程cpu和内存直接操作差多少？

多线程操作就是使用多个cpu模拟多个线程，对redis进行操作。这样会造成一个巨大的问题，就是cpu的上下文切换问题。cpu的上下文切换的效率比直接在内存中进行读取差的很多。redis使用单个cpu绑定一个内存，针对内存的处理就是单线程的，这样避免了上下文的切换，所以非常的快。

一次cpu的切换时间大约是1500ns。从内存中读取1mb的连续数据，耗时大约是250us。如果1mb的数据被多个线程读取了1000次。那么就是有1000次时间的上下文切换。于是就是1500ns*1000=1500us。结果显而易见。1500us和250us差的还是很多的。

那么redis采取单线程还避免了很多问题。如果redis使用多线程来进行，那么就要考虑多线程带来的数据安全问题，如果我们在操作redis的list，hash等数据结构的时候。多线程就可能存在数据不安全的情况，这是就要加锁。一旦加锁就影响了程序的执行速度。

磁盘读取和内存读取的区别

【IOPS（Input/Output Operations Per Second）是一个用于计算机存储设备（如硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）或存储区域网络（SAN））性能测试的量测方式】

【吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节、分组等测量）】

内存是一个 IOPS 非常高的系统，因为我想申请一块内存就申请一块内存，销毁一块内存我就销毁一块内存，内存的申请和销毁是很容易的。而且内存是可以动态的申请大小的。

磁盘的特性是：IPOS很低很低，但吞吐量很高。这就意味着，大量的读写操作都必须攒到一起，再提交到磁盘的时候，性能最高。为什么呢？

如果我有一个事务组的操作（就是几个已经分开了的事务请求，比如写读写读写，这么五个操作在一起），在内存中，因为IOPS非常高，我可以一个一个的完成，但是如果在磁盘中也有这种请求方式的话，

我第一个写操作是这样完成的：我先在硬盘中寻址，大概花费10ms，然后我读一个数据可能花费1ms然后我再运算（忽略不计），再写回硬盘又是10ms ，总共21ms

第二个操作去读花了10ms, 第三个又是写花费了21ms ,然后我再读10ms, 写21ms ，五个请求总共花费83ms，这还是最理想的情况下，这如果在内存中，大概1ms不到。

所以对于磁盘来说，它吞吐量这么大，那最好的方案肯定是我将N个请求一起放在一个buff里，然后一起去提交。

方法就是用异步：将请求和处理的线程不绑定，请求的线程将请求放在一个buff里，然后等buff快满了，处理的线程再去处理这个buff。然后由这个buff 统一的去写入磁盘，或者读磁盘，这样效率就是最高。

对于慢速设备，这种处理方式就是最佳的，慢速设备有磁盘，网络 ，SSD 等等。

为什么单核cpu绑定一块线程内存效率最高

我们不能任由操作系统负载均衡，因为我们自己更了解自己的程序，所以我们可以手动地为其分配CPU核，而不会过多地占用CPU”，默认情况下单线程在进行系统调用的时候会随机使用CPU内核，为了优化Redis，我们可以使用工具为单线程绑定固定的CPU内核，减少不必要的性能损耗！

redis作为单进程模型的程序，为了充分利用多核CPU，常常在一台server上会启动多个实例。而为了减少切换的开销，有必要为每个实例指定其所运行的CPU。

Linux 上 taskset 可以将某个进程绑定到一个特定的CPU。你比操作系统更了解自己的程序，为了避免调度器愚蠢的调度你的程序，或是为了在多线程程序中避免缓存失效造成的开销。

redis的多线程情况

一个redisserver运行的时候，不是单线程的，比如进行rdb备份的时候，就是fork出了一个子进程来进行实现。

可以通过 ps -ef | grep redis 来查看到redis的进程pid。

再使用ps -T -p pid 来查看当前pid下面的线程数。



ps命令的“-T”参数表示显示线程（Show threads, possibly with SPID column.）“SPID”栏表示线程ID，而“CMD”栏则显示了线程名称。

redis的内存模式为什么比数据库磁盘块

磁盘数据库的形式，当我们找数据的时候，先找到索引，通过索引然后关联到磁盘的数据。如果使用内存的方式，可以直接从内存中读取数据。减少了硬盘的io。不受硬盘的读取速度影响。

redis的单线程到底有多快

redis的每秒查询次数可以达到10w+。但是随着连接数的增加，每秒的查询数会进行减少。通一个服务器多个连接数导致。

为什么内存读取比硬盘快

两种的方式不同。内存是一种半导体的存储器，是ram。内存中的数据是电，一旦断电内存中的数据就会消失。内存没有机械结构。

硬盘是一种机械结构。查找数据的时候，磁盘要运动到想应的位置。磁头读取磁盘里的数据。

redis单线程的优势和劣势

优势

代码更清晰，处理逻辑更简单。

不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁、释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗。

不存在“多进程或者多线程导致的切换”而消耗CPU。

劣势

无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善。

redis的多路io复用

redis 采用网络IO多路复用技术，来保证在多连接的时候系统的高吞吐量。

多路-指的是多个socket网络连接，复用-指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll是最新的、也是目前最好的多路复用技术。

采用多路I/O复用技术：其一，可以让单个线程高效处理多个连接请求（尽量减少网络IO的时间消耗）。其二，Redis在内存中操作数据的速度非常快（内存里的操作不会成为这里的性能瓶颈）。主要以上两点造就了Redis具有很高的吞吐量。

采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求。

redis为什么是单线程及为什么快的总结

1、Redis是纯内存数据库，一般都是简单的存取操作，线程占用的时间很多，时间的花费主要集中在IO上，所以读取速度快。

2、Redis使用的是非阻塞IO、IO多路复用，使用了单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减少了线程切换时上下文的切换和竞争。

3、Redis采用了单线程的模型，保证了每个操作的原子性，也减少了线程的上下文切换和竞争。

4、Redis避免了多线程的锁的消耗。

5、Redis采用自己实现的事件分离器，效率比较高，内部采用非阻塞的执行方式，吞吐能力比较大。