转载自  Redis单线程架构

redis使用了单线程架构和I/O多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务。

引出单线程模型

开启三个redis-cli客户端同时执行命令：

1、客户端1设置一个字符串键值对：

 

2、客户端2对counter自增操作：

 

3、客户端3对counter自增操作：

redis客户端与服务端的模型可以简化成图（如下图所示），每次客户端调用都经历了发送命令、执行命令和返回结果三个过程。

 

 

其中第2步执行命令是重点。因为redis是单线程来处理命令的，所以一条命令从客户端到到服务端不会立刻被执行，所有命令都回进入到一个队列中，然后逐个执行。所以以上三个客户端的命令执行顺序是不确定的。

 

但是可以确定的是绝对不会像下图所示有两条命令被同时执行：

 

所以两条incr命令是无论怎么执行最终结果都是2，不会产生并发的问题，这就是单线程的基本模型。当然排队机制不想我写的这么简单，redis使用了I/O多路复用技术来解决I/O的问题，感兴趣的可以深入研究下。

 

为什么单线程还这么快

现在的CPU都是多线程了，可为什么redis使用了单线程速度还这么快。

一般来说，单线程的处理能力要比多线程差，这是毋庸置疑的。比如有10000斤货物，每辆车运载能力每次200斤，那么就要50次来完成，但是如果有50辆车，只要遵循一定的“队列机制”，就可以一次完成，哪为什么redis使用单线程模型还会达到每秒万级的处理能力，大致分为如下三点：

1、redis是基于内存来存储的，然而内存的读取/响应市场大约为100纳秒，这一点也就是redis能打到每秒万级的重要基础。

2、非阻塞I/O，redis使用epoll作为I/O多路复用技术的实现，再加上redis的自身的时间处理模型将epoll中的连接，读写，关闭都转换为事件，不在网络I/O上浪费时间。如下图所示。

 

3、单线程避免了线程切换和竟态产生的消耗。

 

单线程带来的好处及问题

单线程带来的好处：

1、单线程可以简化数据结构和算法的实现
2、单线程避免了线程切换和竟态产生的消耗，对于服务端来说，锁和线程切换通常是性能杀手。

单线程的问题：对于每个命令的执行时间是有要求的。（如果某个命令执行时间过长，就会造成其他命令的阻塞，对于redis这种高性能服务来说是致命的。所以redis是面向快速执行场景的数据库）