Redis是大型架构的必备技能,也是实现高并发的核心,下面我重点详解Redis如何实现百万并发性能@mikechen
Redis内存存储
Redis 将所有数据存储在内存中,而不是磁盘,内存读写速度远远快于硬盘,因此 Redis 可以以极高的速度响应读写请求。
对于传统的机械硬盘,数据的读取、和写入,不仅仅取决于磁盘本身的速度,还受限于磁头在磁盘盘片上的移动。
比如:寻址过程、和盘片的旋转速度,这个过程的延迟通常被称为寻道时间、和旋转延迟,这大大降低了硬盘的访问速度。
- 寻道时间:磁头从当前位置移动到目标位置所需的时间;
- 旋转延迟:硬盘磁盘转动,等待目标数据块出现在磁头下方的时间。
而内存,是计算机中的主要高速缓存,其访问速度非常快。
内存中的数据通过电子信号传输,通常在纳秒级别,完成数据的读取和写入。
数据直接保存在内存中,避免了磁盘 I/O 的延迟,这使得 Redis 在处理大规模并发请求时。
IO多路复用技术
Redis通过I/O多路复用技术,实现了高性能、高并发、单线程的网络模型。
Redis需要处理大量的客户端连接,I/O多路复用可以高效地管理这些连接,提高并发处理能力。
Redis 能处理成千上万的客户端连接,因为它不需要为每个连接启动一个线程、或进程,而是利用 I/O 多路复用机制高效地管理、和调度这些连接。
I/O 多路复用,允许单个进程或线程,监听多个 I/O 通道(如网络连接),并在有数据可读或可写时进行处理。
Redis在不同的操作系统,上使用了不同的I/O多路复用系统调用:
- Linux: epoll;
- BSD: kqueue;
- Solaris: /dev/poll;
在 Linux 系统上,Redis 默认使用 epoll
作为 I/O 多路复用机制。
epoll
是 Linux 内核提供的一种高效的 I/O 多路复用机制,能够处理成千上万的文件描述符,而不会造成性能瓶颈。
数据结构简单
Redis 设计了多种内存数据结构,比如:字符串、列表、集合、哈希、位图……等,并根据不同的数据类型进行了高度优化。
例如,Redis 的哈希表(用于存储字典类型),采用了高度优化的哈希算法,极大提升了查询、更新的速度。
集群模式
Redis集群通过将数据分片到多个节点,并采用分布式架构,实现了高性能。
每个节点都有一个或多个从节点,主节点将数据同步到从节点。
如下图所示:
Redis 集群通过 数据分片(Sharding),将数据分散到多个节点上,每个节点只负责处理一部分哈希槽的数据(共有 16384 个哈希槽)。
这种分片方式有效地减少了单个节点的压力,避免了单节点过载,提高了整体性能。
随着节点的增加,Redis 集群会自动重新平衡数据,将哈希槽均匀分配到各个节点。
通过Redis集群,通过将数据分片到多个节点,并采用并行处理的方式,从而提升了系统的并发性能。
mikechen睿哥
mikechen睿哥,十余年BAT架构经验,资深技术专家,就职于阿里、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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