Redis的IO多路复用——单线程的理解(Redis6.0之后的多线程)

Reactor设计模式

Reactor 设计模式是一种事件驱动的设计模式，分发器(Dispatcher)使用多路分配器(Demultiplexer)监听多个客户端请求，当请求事件(Events)发生，分发器(Dispatcher)将一个或者多个客户端请求(Events)分发到不同的处理器(Event Handler)上，提升事件处理的效率。
下图为Reactor设计模式类图：

Reactor设计模式类图

IO多路复用技术

基于Reactor设计模式实现的IO多路复用

• 首先，IO多路复用程序监听多个套接字(Socket)
• 其次，当套接字进行了读写操作时，IO多路复用程序分发到各个不同的事件处理器上
• 然后，各个事件处理器处理后返回给IO多路复用程序
• 最后，IO多路复用程序返回结果给套接字

IO多路复用技术架构图如下

IO多路复用技术架构图

注：

• 这里的IO多路复用程序即包含监听套接字的模块，也包含分发器模块。
• IO多路复用，IO指的就是网络连接或套接字Socket；多个就是多个网络连接；复用指使用一个IO多路复用程序。

Redis的单线程

为什么采用多线程处理？

多线程处理可能涉及锁，并且涉及切换线程的消耗。

单线程处理的缺点

耗时的命令会导致性能下降，而且无法发挥CPU多核的性能。

Redis的单线程为什么这么快？

• Redis操作是纯粹的内存操作
• Redis的专门设计的数据结构
• 单线程避免了不必要的线程切换和锁的竞争
• 多路复用技术的应用

Redis6.0之后的多线程

Redis多线程只用来处理网络数据的读写和协议解析，命令的执行仍旧是单线程。这样的设计改变是为了不想让Redis因为引入多线程变得复杂。而且过去单线程的使用主要考虑CPU不是Redis的瓶颈，不需要多条线程并发执行，所以多线程模型带来的性能提升不能抵消它带来的开发和维护成本。

而现在引入多线程模型解决的是网络IO操作的性能瓶颈。对于Redis基于内存的操作，仍然是很快的，而有时IO操作阻塞会影响着之后操作的效率。改为多线程并发进行IO操作，然后交由主线程进行内存操作，这样可以更好的缓解IO操作带来的性能瓶颈。

架构如下图：

Redis6.0之后的多线程模型图