【后端面经】【缓存】36|Redis 单线程:为什么 Redis 用单线程而 Memcached 用多线程?epoll、poll和select + Reactor模式

本文涉及的产品
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: 【5月更文挑战第19天】`epoll`、`poll`和`select`是Linux下多路复用IO的三种方式。`select`需要主动调用检查文件描述符,而`epoll`能实现回调,即使不调用`epoll_wait`也能处理就绪事件。`poll`与`select`类似,但支持更多文件描述符。面试时,重点讲解`epoll`的高效性和`Reactor`模式,该模式包括一个分发器和多个处理器,用于处理连接和读写事件。Redis采用单线程模型结合`epoll`的Reactor模式,确保高性能。在Redis 6.0后引入多线程,但基本原理保持不变。

epoll、poll和select

在面试中,这三者有时候会一起问,也就是让你分析三种模型,并且解释三者的优劣。

先来看select,发起select调用的时候会传给select一堆代表连接的文件描述符,内核会帮你检查这些文件描述符。
2024-05-20-21-39-25-image.png

它和epoll的区别是,你必须发起select调用,内核才会一个个帮你问。也就是说,select调用缺乏epoll那种即使你不调用epoll_wait,epoll也会把你准备好的文件描述符放到就绪列表的机制。一句话来说就是:epoll 会提前帮你准备好符合条件的文件描述符,但是 select 不会。

readfds = [] // 一堆文件描述符,作为候选
writefds = [] // 也是一堆文件描述符,作为候选
execpfds = [] // 还是一堆文件描述符,作为候选
select(readfds, writefds, excepfds) // 从这些描述符里面挑出符合条件的

在select方法内部,内核会遍历你传入的这些候选文件描述符,找出你要的。

poll和select的基本原理一样。

面试的时候可以强调一下和性能有关的几个点。


2024-05-20-21-45-06-image.png

在面试中你主要面 epoll 的细节,poll 和 select 你大概提一下就可以。一般情况下你能解释清楚 epoll,就能赢得竞争优势了。在搞清楚了 Redis 使用的系统调用之后,还有一个面试的点,就是 Redis 使用的 Reactor 模式。

Reactor模式

Reactor模式也是广泛使用的IO模式,它的性能很好,Redis也用了Reactor模式。用一句话来说明Reactor模式:一个分发器 + 一堆处理器

一般来说,客户端和服务端的IO交互主要有两类事件:连接事件和读写事件。那么Reactor里面的分发器就是把连接事件交给Acceptor,把读写事件交给对应的Handler。这些Handler最终会调用你真正需要读写数据的业务代码。


2024-05-20-21-47-48-image.png

结合前面讲的epoll,你基本上就能猜到,Redis的Reactor就是调用了epoll,拿到创建连接的套接字,或是可读写的套接字,转发给后面的Acceptor或Handler。


2024-05-20-21-48-53-image.png

在搞清楚这一点之后,接下来你就能够理解各种Reactor的变种了。变种基本上可以分为三类。

  • 把Accetor做成多线程

  • 把Handler做成多线程

  • 把Reactor做成多线程。主线程只监听连接创建的事件,监听到了就交给其他线程处理。其他线程则是监听读写事件,然后调用对应的Handler处理。

2024-05-20-21-51-56-image.png

Redis的特殊之处在于,Redis是单线程的。也就是说,Reactor、Handler、Acceptor都只是一个逻辑上的区分,实际上是同一个线程。所以当面试官问到的时候,把两者结合在一起回答。

为了保证性能最好,Redis使用的是基于epoll的Reactor模式。

Reactor模式可以看成一个分发器 + 一堆处理器。Reactor模式发起epoll之类的系统调用,如果是读写事件,那么就交给Handler处理;如果是连接事件,就交给Acceptor处理。

然后强调一下单线程的Redis是怎么使用这个Reactor模式的。

Redis是单线程模型,所以Reactor、Handler和Acceptor其实都是这个线程。

整个过程是这样的:

  1. Redis中的Reactor调用epoll,拿到符合条件的文件描述符。

  2. 假如说Redis拿到了可读写的描述符,就会执行对应的读写操作。

  3. 如果Redis拿到了创建连接的文件描述符,就会完成连接的初始化,然后准备监听这个连接上的读写事件。

后面在 6.0 的时候,Redis 改成了多线程模型,但是基本原理还是 Reactor + epoll。

最后,你提到了 Redis 的 6.0 新模型,那么面试官就可能会问你两个问题。

  • 同样是基于内存的缓存中间件,为什么 Memcache 用的是多线程模型,而 Redis 用的是单线程模型?

  • Redis 为什么最终又引入了多线程模型?和原本的单线程模型比起来,区别在哪里?

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
目录
相关文章
|
30天前
|
存储 缓存 NoSQL
解决Redis缓存数据类型丢失问题
解决Redis缓存数据类型丢失问题
172 85
|
3月前
|
监控 NoSQL 安全
如何在 Redis 中正确使用多线程?
【10月更文挑战第16天】正确使用 Redis 多线程需要综合考虑多个因素,并且需要在实践中不断摸索和总结经验。通过合理的配置和运用,多线程可以为 Redis 带来性能上的提升,同时也要注意避免可能出现的问题,以保障系统的稳定和可靠运行。
79 2
|
3月前
|
存储 NoSQL Redis
Redis 新版本引入多线程的利弊分析
【10月更文挑战第16天】Redis 新版本引入多线程是一个具有挑战性和机遇的改变。虽然多线程带来了一些潜在的问题和挑战,但也为 Redis 提供了进一步提升性能和扩展能力的可能性。在实际应用中,我们需要根据具体的需求和场景,综合评估多线程的利弊,谨慎地选择和使用 Redis 的新版本。同时,Redis 开发者也需要不断努力,优化和完善多线程机制,以提供更加稳定、高效和可靠的 Redis 服务。
91 1
|
3月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。
【10月更文挑战第4天】Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。随着数据增长,有时需要将 Redis 数据导出以进行分析、备份或迁移。本文详细介绍几种导出方法:1)使用 Redis 命令与重定向;2)利用 Redis 的 RDB 和 AOF 持久化功能;3)借助第三方工具如 `redis-dump`。每种方法均附有示例代码,帮助你轻松完成数据导出任务。无论数据量大小,总有一款适合你。
92 6
|
5天前
|
存储 缓存 NoSQL
云端问道21期方案教学-应对高并发,利用云数据库 Tair(兼容 Redis®*)缓存实现极速响应
云端问道21期方案教学-应对高并发,利用云数据库 Tair(兼容 Redis®*)缓存实现极速响应
|
5天前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
云端问道21期实操教学-应对高并发,利用云数据库 Tair(兼容 Redis®)缓存实现极速响应
本文介绍了如何通过云端问道21期实操教学,利用云数据库 Tair(兼容 Redis®)缓存实现高并发场景下的极速响应。主要内容分为四部分:方案概览、部署准备、一键部署和完成及清理。方案概览中,展示了如何使用 Redis 提升业务性能,降低响应时间;部署准备介绍了账号注册与充值步骤;一键部署详细讲解了创建 ECS、RDS 和 Redis 实例的过程;最后,通过对比测试验证了 Redis 缓存的有效性,并指导用户清理资源以避免额外费用。
|
28天前
|
缓存 监控 NoSQL
Redis经典问题:缓存穿透
本文详细探讨了分布式系统和缓存应用中的经典问题——缓存穿透。缓存穿透是指用户请求的数据在缓存和数据库中都不存在,导致大量请求直接落到数据库上,可能引发数据库崩溃或性能下降。文章介绍了几种有效的解决方案,包括接口层增加校验、缓存空值、使用布隆过滤器、优化数据库查询以及加强监控报警机制。通过这些方法,可以有效缓解缓存穿透对系统的影响,提升系统的稳定性和性能。
|
28天前
|
NoSQL Redis
单线程传奇Redis,为何引入多线程?
Redis 4.0 引入多线程支持,主要用于后台对象删除、处理阻塞命令和网络 I/O 等操作,以提高并发性和性能。尽管如此,Redis 仍保留单线程执行模型处理客户端请求,确保高效性和简单性。多线程仅用于优化后台任务,如异步删除过期对象和分担读写操作,从而提升整体性能。
61 1
|
2月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
大厂面试高频:如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题
本文详解缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发及缓存预热等问题,提供高可用解决方案,帮助你在大厂面试和实际工作中应对这些常见并发场景。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题
|
2月前
|
存储 缓存 NoSQL
【赵渝强老师】基于Redis的旁路缓存架构
本文介绍了引入缓存后的系统架构,通过缓存可以提升访问性能、降低网络拥堵、减轻服务负载和增强可扩展性。文中提供了相关图片和视频讲解,并讨论了数据库读写分离、分库分表等方法来减轻数据库压力。同时,文章也指出了缓存可能带来的复杂度增加、成本提高和数据一致性问题。
【赵渝强老师】基于Redis的旁路缓存架构