Redis

Redis

1、Redis 为什么这么快

1. 因为它是内存数据库，所有操作都在内存上完成，内存的访问速度本身就很快。
2. Redis 键值对是按一定的数据结构来组织的，操作键值对最终就是对数据结构进行增删改查操作，所以说 Redis 能快速处理数据
3. Redis 使用异步机制来执行一些并不关键的操作，不关键的操作一般就是不许要 Redis 返回数据结果的操作；像我们的删除操作；还有一些阻塞式的操作，比如：bigkey 删除，清空数据库都可以异步来执行

Redis 主线程在启动后，会创建三个子线程来负责执行删除操作、写AOF日志、文件的关闭；他会把接收到的操作封装成任务，然后放到一个任务队列里；拿着这个任务队列和子线程交互；比如说，我发出了一个删除操作，然后Redis会把这个操作封装成一个任务放到任务队列中，然后返回一个完成信息，但其实这个时候删除操作并没有完成，等到后台的子进程从任务队列中把这个任务取出来，才会开始执行删除操作；

补充（别读）：

有两个阻塞是没有办法异步的：集合全量查询和聚合操作、从库加载 RDB 文件，有各自的技巧

• 集合全量查询和聚合操作：可以使用 SCAN 命令，分批读取数据，再在客户端进行聚合计算；
• 从库加载 RDB 文件：把主库的数据量大小控制在 2~4GB 左右，以保证 RDB 文件能以较快的速度加载。

2、Redis 是单线程的吗

Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的；

但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的。

为什么用单线程？

一方面单线程的程序可以避免线程上下文切换带来的性能损耗；另一方面，单线程程序不存在临界资源，不会出现锁以及并发竞争的情况

为什么单线程能这么快？

1. 基于内存操作；
2. 定制化的数据结构，大部分命令的时间复杂度是O(1)；
3. 一方面单线程的程序可以避免线程上下文切换带来的性能损耗；另一方面，单线程程序不存在临界资源，不会出现锁以及并发竞争的情况；
4. 采用了IO多路复用技术，可以高效的处理多个客户端的请求。

3、Redis 全局哈希

Redis 使用一个哈希表来保存所有键值对；每一个哈希桶位都保存了指向具体值的指针，不管值是 String，还是集合类型，哈希桶中的元素都是指向它们的指针；这样做的好处就是可以用 O(1) 的时间复杂度来快速查找到键值对

存在两个问题就是哈希表的冲突问题和 rehash 可能带来的操作阻塞

全局哈希表使用拉链法来解决哈希冲突；但是当哈希冲突剧烈的时候，哈希冲突链会过长，会影响我们查找效率，这个时候会有 rehash 操作，来增加数组的桶位，减少单个桶位的哈希冲突

Redis 的 rehash 操作是渐进式的，并且使用了两个全局哈希表来完成；当我们添加数据的时候，是往第一个哈希表添加，第二个哈希表只有当我们 rehash 的时候才会创建；rehash分为三步：

1. 给第二个哈希表分配一个更大的空间

2. 把哈希表 1 中的数据重新映射并拷贝到哈希表 2 中；

   第二步涉及大量的数据拷贝，如果一次性把哈希表 1 中的数据都迁移完，会造成 Redis 线程阻塞，无法服务其他请求；Redis的策略就是把一次性大量拷贝的开销，分摊到了多次处理请求的过程中

   第二步拷贝数据时，Redis 仍然正常处理客户端请求，每处理一个请求时，从哈希表 1 中的第一个索引位置开始，顺带着将这个索引位置上的所有 entries 拷贝到哈希表 2 中；等处理下一个请求时，再顺带拷贝哈希表 1 中的下一个索引位