为什么单线程的 Redis 能这么快？

你好，我是阿越。

今天，我想讲一讲很多人初学 Redis 时会遇到的困惑，“为什么单线程的 Redis 能这么快？”

为什么 Redis 采用单线程？

首先，我们先来理清，Redis 为什么使用单线程？

事实上，Redis 只对网络 IO 和数据读写等核心操作采用单线程，目的是避免多线程的并发控制问题。
而其他功能，比如持久化、集群数据同步，其实是多线程执行的。

所以，严格上说 Redis 并不是单线程的，但我们已经习惯将其称为单线程了。

单线程的 Redis 为什么快？

那单线程的 Redis 为什么有高性能呢？主要有以下三点，

1. 数据都存储在内存中。
2. 有高效的数据结构
3. 使用了 I/O 多路复用机制，让单线程可以高效的处理多个请求。

I/O 多路复用

这里，我详细讲讲 I/O 多路复用。

最基础的 TCP 的 Socket 编程，是阻塞 I/O，只能一对一通信。
为了服务更多的客户端，就出现了 I/O 多路复用，让一个线程可以处理多个 IO 流。

Linux 下有三种实现方式，分别是，select、poll 和 epoll。

• select、poll 没有本质差别，内部都是使用线性结构来存储 Socket。
  使用时，只知道有 IO 事件发生，但不清楚是哪一个，所以只能遍历整个 Socket 集合，性能低。
• 于是就有了 epoll。它使用红黑树来存储待检测的 Socket，并且使用链表来记录就绪事件，用户调用时，只需将链表中的 Socket 返回，从而避免遍历整个 Socket 集合，大大提高性能。
  

此外，epoll 支持边缘触发和水平触发，而 select、poll 只支持水平触发。
一般而言，边缘触发的效率更高。因为当有事件发生时，边缘触发只用苏醒一次，而水平触发会不断苏醒，直到内核缓冲区的数据都读完。
就好比你的快递到了，边缘触发只会通知你一次，即使不去取，也不会通知第二次。而水平触发会不断通知，直到你把快递取走为止。

Redis 使用的就是 epoll 机制，让内核监测内部的 IO 操作。

为了能及时通知到 Redis，epoll 使用了基于事件的回调机制。即一旦监测到有请求到达时，就触发相应的事件。
然后，把这些事件都放入一个事件队列，由 Redis 单线程的进行处理，从而实现一个线程可以处理多个 IO 流的效果。