简述redis的单线程模式

前言

在redis版本6之前，网络IO和键值对读写都是由一个线程来完成的。而redis的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，是由其他线程完成的。

为什么采用单线程

多线程有助于提升吞吐率（系统同时处理的请求数），但处理共享资源时，会带来额外的开销。设计有问题时，采用多线程甚至会造成性能下降。为了减少并发访问控制问题，redis直接采用单线程模式。

redis的大部分操作都是在内存上完成的，而且redis采用哈希表、跳表等性能良好的数据结构，以及多路复用机制，使得redis在单线程模式下也能实现高性能和高吞吐率。

linux的IO多路复用机制

Linux的IO多路复用机制指的是一个线程处理多个IO流，即select/epoll机制。内核一直监听套接字的请求，一旦有相关请求，就交给redis处理，从而实现redis线程处理多个IO流的效果。

为了在请求到达时能通知到Redis线程，select/epoll提供了基于事件的回调机制，即针对不同事件的发生，调用相应的处理函数。相关事件被放到一个事件队列，redis单线程对该事件队列不断处理，避免一直轮询是否有请求发生造成CPU资源浪费。因为redis一直在处理事件队列，所以能及时响应请求。

redis单线程处理IO请求瓶颈

1. 任意一个请求在server中一旦耗时较长，就会影响整个server的性能，也就是说，后面的请求都要等前面的先处理完。耗时操作包括以下几种：
   1. 操作big key：写入一个big key在分配内存时需要耗费一定时间。删除一个big key去释放内存也需要一定时间。
   2. 操作大量数据的命令。类似于mysql的select * from xxx的操作会占用大量时间。
   3. 大量key集中过期。
   4. 淘汰策略。内存不够用时，每次写入都要淘汰一些key，淘汰会耗时较长。
   5. AOF开启always机制，每次写入都将操作进行刷盘，拖慢redis性能
   6. 主从全量同步生成RDB：虽然采用fork子进程生成快照，但fork的一瞬间也会阻塞整个线程，实例越大，阻塞越久。
2. 并发量非常大时，虽然采用了IO多路复用，但读写客户端数据依旧是同步IO，只能单线程依次读取客户端数据，无法利用CPU的多核。

redis6.0的多线程

redis6.0引入了多线程，但只是多线程处理网络IO请求，对于读写命令，redis仍然使用单线程处理。redis 6.0中，多线程机制默认是关闭的，相关配置：

# 启用多线程
io-threads-do-reads yes

# 设置线程数。官方建议小于主机CPU核数
io-threads 6

参考

• 极客时间 - Redis核心技术与实战