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一、单线程的优缺点
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一、单线程的优缺点
对于一个请求操作Redis主要做3件事情从客户端读取数据/解析、执行Redis命令、回写数据给客户端。所以主线程其实就是把所有操作的这3件事情串行一起执行因为是基于内存所以执行速度非常快。
优点缺点 【1】优点不存在锁的竞争问题和避免线程间CPU的切换。 【2】缺点单线程无法利用多CPU和串行操作某个操作“出问题”会“阻塞”后续操作。
Redis6.0之前为什么一直不使用多线程 使用Redis时几乎不存在CPU成为瓶颈的情况Redis主要受限于内存和网络。例如在一个普通的Linux系统上Redis通过使用pipelining每秒可以处理100W个请求如果应该程序主要使用O(N)或O(log(N))的命令它几乎不会占用太多的CPU。如果要用到多核CPU可以搭建多个Redis实例来解决。
为什么说Redis的瓶颈不在CPU Redis绝大部分操作是基于内存的而且是存KVkey-value操作命令执行的速度非常快。我们可以这么理解Redis的数据存储在一个大的HashMap中而HashMap的优势就是查找和写入的时间复杂度都是O(1)Redis内部采用这种结构存储数据就奠定了Redis高性能的基础。
二、Redis 的多线程
Redis基于内存操作内存的响应时长大约为100纳秒单线程的Redis处理数据的极限是80,000到100,000 QPS对于80%的公司来说单线程的Redis已经足够使用了。
因为网络I/O在Redis执行期间占用了大部分CPU时间所以把网络I/O部分单独抽离出来做成多线程的方式。这里所说的多线程其实就是将Redis单线程中做的这两件事情“从客户端读取数据、回写数据给客户端”也可以称为网络I/O处理成多线程的方式但是“执行Redis命令”还是在主线程中串行执行这个逻辑保持不变。 主线程和多个I/O线程都同时处理图中的“队列”是不是会存在锁竞争的关系尼这里有个巧妙的设计就是当epoll获取socket链接时会将该事件先全部扔进队列中比如扔了N个事件这时主线程就会处于忙碌状态。然后多个I/O线程开始去并行进行网络I/O,并对数据进行协议解析当队列全部处理完毕后主线程会对队列中请求串行“执行Redis命令”然后清空该队列。所以整个执行流程总结下来主线程执行请求入队列 - I/O线程并行进行网络读 - 主线程串行执行Redis命令 - I/O线程并行进行网络写 -主线程清空队列并接收下一批请求。
Redis 6.0的多线程是禁用的默认使用是主线程。官方建议只在机器至少有4个内核时才启用多线程模型且至少留下一个备用内核。如果需要开启多线程需修改redis.conf配置文件
io-threads-do-reads yes开启多线程后还需要设置线程数否则是不生效的。同样修改redis.conf配置文件
io-threads 3Redis官方建议只在机器至少有4个内核时才启用多线程模型且至少留下一个备用内核。4核的机器建议设置为2或3个线程8核的建议设置为6个线程线程数一定要小于机器核数。还需要注意的是线程数并不是越大越好官方认为超过了8个基本就没什么意义了。
三、Redis6 多线程原理解析
近年来底层网络硬件性能越来越好Redis的性能瓶颈逐渐体现在网络I/O的读写上单个线程处理网络I/O读写的速度跟不上底层网络硬件执行的速度。 Redis6.0多线程是把主线程处理网络IO和协议解析这两件事给了一组独立的线程处理使得多个socket读写可以并⾏化但Redis命令还是主线程串⾏执⾏。
主要流程如下 【1】主线程负责接收并建立多个连接请求获取socket后放入全局等待处理队列 【2】主线程处理完这些事件之后通过RRRound Robin轮询将可读socket分配给这些IO线程 【3】主线程阻塞等待IO线程完成命令的读取、解析 继续使⽤单线程执⾏读写命令不需要为了保证Lua脚本、事务、等开发多线程安全机制实现更简单。 【4】主线程执⾏IO线程读取和解析出来的Redis请求命令并将结果写到输出缓冲区 【5】主线程阻塞等待IO线程将命令执⾏结果写回socket客户端 【6】主线程执行所有命令并清空整个等待队列等待客户端后续的请求队列
三、性能对比
压测配置: Redis Server: 阿里云Ubuntu 18.048 CPU 2.5 GHZ, 8G内存主机型号ecs.ic5.2xlarge Redis Benchmark Client: 阿里云Ubuntu 18.048 2.5 GHZ CPU, 8G内存主机型号ecs.ic5.2xlarge
压测命令: redis-benchmark -h 192.168.0.49 -a foobared -t set,get -n 1000000 -r 100000000 --threads 4 -d ${datasize} -c 256 从上面可以看到GET/SET命令在4线程IO时性能相比单线程是几乎是翻倍了。另外这些数据只是为了简单验证多线程IO是否真正带来性能优化并没有针对严谨的延时控制和不同并发的场景进行压测。数据仅供验证参考而不能作为线上指标且只是目前的unstble分支的性能不排除后续发布的正式版本的性能会更好。
