作者：GrimMjx
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开发语言纯内存访问单线程非阻塞多通道I/O 复用机制
前言
Redis 是一个基于键值对（Key-Value）的NoSQL 数据库。字符串、哈希、列表、集合、zset、位图、HyperLogLog 以及其他数据结构和算法。
Redis还提供密钥过期、发布订阅、事务、Lua脚本、哨兵、集群等功能。 Redis执行命令的速度非常快，根据官方表现可以达到10w+qps。
因此，在这篇文章中，我们将介绍Redis到底有多快，主要关注以下几点。
一.开发语言
现在我们都使用Java、Python等高级语言进行编程。 C 可能看起来很过时，但它确实很有用。 Unix系统是用C实现的，因此C语言与操作系统非常接近。 Redis是用C语言开发的，运行速度更快。
另外我想说，大学生如果学好C语言，对计算机操作系统会有更深入的了解。不要以为学了高级语言就不需要关注底层了。欠下的债总是需要偿还的。这里推荐难度较大的书《深入理解计算系统》。
二.纯内存访问
Redis 将所有数据放入内存中。非数据同步工作正常，不需要从磁盘读取数据。 IO时间为0。内存响应时间约为100纳秒，这是Redis高速的关键基础。首先，我们来看看CPU的速度。
以我的电脑为例，主频是3.1G。这意味着它每秒可以执行3.1*10^9 条指令。那么CPU看世界的速度非常慢，内存慢100倍，磁盘慢100万倍？
我借用了图像《深入理解计算机系统》。 CPU可以在一个时钟周期内访问L0层。基于SRAM 的高速缓存周期可以在几个CPU 时钟周期内访问。基本主内存。它可以在数十到数百个时钟周期内被访问。
三.单线程
首先，虽然单线程简化了算法实现，但并发数据结构不仅难以实现，而且测试起来也很繁琐。其次，单线程避免了线程切换和加锁、释放锁的消耗。在服务器端开发中，加锁和线程切换通常会导致性能下降。
当然，单线程也有它的缺点，那就是阻塞，这是Redis的噩梦。如果某个命令运行时间过长，其他命令将被阻塞。这对于Redis来说是非常致命的，所以Redis是一个针对快速执行场景的数据库。
除了Redis之外，Node.js也是单线程，Nginx也是单线程，但两者都是高性能服务器模型。
四.非阻塞多路I/O复用机制
但首先，我们来讨论一下传统的阻塞I/O 的工作原理。当使用read或write读取或写入特定文件描述符（文件描述符FD）时，如果没有接收到数据，则线程被挂起，直到下一个点。收到数据。虽然阻塞模型很容易理解，但是当需要处理多个客户端任务时，不使用它。
I/O 多路复用实际上意味着多个连接可以由同一个进程管理。多通道是指网络连接，复用只是同一个线程。在网络服务中，I/O复用的作用是一次性通知业务代码多个连接事件，处理方式由业务代码决定。
在I/O复用模型中，最重要的函数调用是I/O复用函数。该方法可以同时监控对多个文件描述符（FD）的读取和写入。对于读/写，该方法返回读/写FDS的数量。
Redis使用epoll作为I/O复用技术的实现，并且Redis独特的事件处理模型将epoll的读、写、关闭等转换为事件，这在网络I/O上浪费了大量的时间我尽量不做。到。实现多个FD的读写监控，提高性能。
我们来看一个生动的例子。例如，TCP 服务器处理20 个客户端套接字。
计划A：顺序处理。如果第一个套接字由于你的网卡而读取数据很慢，那么它被阻塞后一切都会被毁掉。
B 计划：创建一个克隆子进程来处理每个套接字请求。不用说，每个进程都会消耗大量的系统资源，光是进程之间的切换就足以让操作系统疲劳。
Plan C（I/O复用模型，epoll）：在epoll中注册用户socket对应的fd（服务器和OS之间实际传递的并不是socket的fd，而是fd_set的数据结构）。然后，epoll 只是告诉你，对于需要读/写的套接字，只应处理活动的和变化的套接字fd。这样整个进程只在调用epoll时被阻塞，而不会阻塞发送或接收客户消息。
来源：cnblogs.com/GrimMjx/p/10662254.html
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