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edis高性能(edis的高可用和高性能是怎么实现的)

导语:Redis02-Redis高性能与epoll

Redis为何如此之快

Redis基本是内存操作,所以速度很快
内存:  1. 寻址时间:纳秒级别ns  2. 带宽:很大  磁盘:  1. 寻址时间:毫秒级别ms  2. 带宽:G/M  磁盘比内存寻址慢了10W倍以上,所以单机Redis能支持每秒10W以上的请求
Redis通信采用非阻塞IO, 内部实现采用epolll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件,然后利用epoll的多路复用特性,绝不在io上浪费一点时单机Redis采用单进程、单线程、单实例,避免了不必要的上下文切换和竞争条件

可能很多人认为要想系统处理速度快不是应该使用多线程技术。但其实Redis的数据都是放在内存中,查询存储都延时都非常小,是纳秒级别的,所以如果使用多线程,就需要加锁,系统资源还需要耗费在线程之间上下文切换上面,反而会影响性能。单进程、单线程天生就保证了请求的顺序执行,不需要加锁,也没有了不必要的上下文切换,因此可以将硬件的性能发挥到极致

这3个条件不是相互独立的,特别是第一条,如果请求都是耗时的,采用单线程吞吐量及性能可想而知了。应该说Redis为特殊的场景选择了合适的技术方案。

Epoll的高性能如何成就RedisI/O模型 BIO、NIO、多路复用I/O、AIO1. 阻塞I/O(Blocking I/O BIO)

应用程序进程/线程如果发起1K个请求,则开启1K个socket文件描述符,socket在等待内核返回数据时是阻塞式的,数据未准备好就一直阻塞等待,一次只会返回一个socket结果,直到返回数据后才等待下一个socket的返回

2. 轮询非阻塞I/O(Non-Blocking I/O NIO)

应用进程如果发起1K个请求,则在用户空间不停轮询这1K个socket文件描述符,查看是否有结果返回。这种方法虽然不阻塞,但是效率太低,有大量无效的循环

3. 多路复用I/O(Multiplexing I/O)

select: 能打开的文件描述符个数有限(最多1024个),如果有1K个请求,用户进程每次都要把1K个文件描述符发送给内核,内核在内部轮询后将可读描述符返回,用户进程再依次读取。因为文件描述符(fd)相关数据需要在用户态和内核态之间拷来拷去,所以性能还是比较低

poll:可打开的文件描述符数量提高,但性能仍然不够

epoll(Linux下多为该技术):用户态和内核态之间不用文件描述符(fd)的拷贝,而是通过mmap技术开辟共享空间,所有fd用红黑树存储,有返回结果的fd放在链表中,用户进程通过链表读取返回结果,伪异步I/O,性能较高。epoll分为水平触发和边缘出发两种模式,ET是边缘触发,LT是水平触发,一个表示只有在变化的边际触发,一个表示在某个阶段都会触发

4. 异步I/O AIO

AIO:异步I/O,性能最高,但是使用非常复杂,不是很常用(windows系统中多见)

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