redis为啥高性能

Posted 2023-05-08

因为它的性能是由于它的配置决定的，因为配置好，所以说性能也比较高。 参考技术A 你好，redis，高性能是为他的价格高，做的配置非常的高，所以它的性能是非常不错的，可以使用这一款 参考技术B 它是高性能来说的话，本来他的这种机型，它就是设置的是这种高性能的执行。 参考技术C 为什么刚听到这个应该是比较踏实，高兴的是这个使用应该什么时候我们非常不增高的时候操作应该比较好的。 参考技术D 这里在高兴当中是提高一些电脑的一些特定的因素，还是非常。

Redis为啥会那么快？

参考技术A

最近学习了一下Redis写一篇文章来总结一下学习成果，学习的方式主要是看书，看的是Redis 5设计与源码分析；想系统学习的同学，可以好好看看很推荐这本书，那么，为什么标题选择Redis为什么会那么快？因为，我在学习的过程中，感受到Redis的精髓就是快，为了快这个属性，它有了很多自己特殊设计及实现；

Redis快，我主要是基于三大部分的理解

下面分别对这2,3部分进行展开：

首先，先要知道Redis工作线程是单线程的，但是，整个Redis来说，是多线程的；
Redis事件处理 :
Redis 服务器是典型的事件驱动程序，而事件又分为文件事件(socket 的可读可写事件)与时间事件(定时任务)两大类。已经注册的文件事件存储在event[]数组中， 时间事件形成链表；Redis 底层可以使用4中I/O多路复用模型（kqueue、epoll、select等）根据操作系统的不同选择不同， 关于，多路复用模型相关内容可以查看我的另一篇文章 操作系统IO进化史 所以，epoll本身就效率很高了；但是，随着我们网卡的不断升级，在Redis 6.0之后的版本中，对IO的处理变成了多线程；
为什么对IO的处理变成了多线程能提高速度？
下面是Redis6.0之前的情况：

如果到了Redis6.0之后：

所以，这也是Redis快的一个主要原因；

由于，Redis中设计的话，主要分为底层设计结构以及一些相应的功能，所以，特定将其分为2部分来进行讲解；

Redis底层数据结构有简单动态字符串，跳跃表，压缩列表，字典，整数集合；针对，简单动态字符串，压缩列表，主要是考虑到节约内存；像跳跃表，字典，主要是考虑到查询速度，整数集合即考虑到了空间又考虑到了时间；其实像字典中的渐进式rehash，以及间断key查找，都是考虑到了节约时间；具体的内容可以查看我的另一篇文章， Redis底层数据结构

具体细节可查看官网

优点：最多有25%的过期key存在内存中，这种方法会比轮询更加省时间；就是稍微牺牲内存，来保证 redis的性能，就是快； 还是以空间换时间的思想；
注意 ：个人觉得这里和 缓存雪崩 还能建立其联系，如果，一个大型的redis实例中所有的key在同一时间过期了，那么，redis会持续扫描keys 因为，一直大于25%；虽然，这是有扫描时间的上限的25ms;这个时候，刚好客户端请求过来了，如果，客户端将超时时间设置的比较短，比如说10ms，那么就会出现大量链接因为超时而关闭，业务端也会出现很多异常。（客户端超时时间，如果说设置得太小，那么容易导致访问redis失败，如果，设置太大，那么，在redis异常的时候，不容易及时作出切换；一般是通过网络延迟和redis慢日志来进行查看的）

redis的特点是快，它虽然有事务，但是，它是没有回滚的，事务的功能是不够完善的； 回滚：代表失败时，回滚到事务开始的时刻；

redis 是单线程的 如果，有多个客户端，一个客户端的事务 并不会阻塞到其他客户端； 客户端1 发送 开启事务的标记 客户端2 也开启事务 。随着时间发展；2又连续发了一些命令 1 也发了一些命令； 这时候，会先看谁的执行指令先到； 假设 2 先到达，这个时候，先执行2 的相关数据，在执行1相关的命令； 如果 1 先到达，这个时候，先执行1 的相关命令，再执行2；

事务失败处理

这个时候，会发现报错那条语句不执行，剩下的语句都会进行执行；也没有发生了回滚；

证明 ：redis是不支持事务回滚的。在运行期错误，即使事务中有某条/某些命令执行失败了，事务队列中的其他命令仍然会继续执行 -- Redis 不会停止执行事务中的命令；

为什么Redis 不支持事务回滚？

总结 ：Redis为了快，而不支持事务回滚；

在redis中，有两个东西 第一个为RDB ， 第二个为AOF RDB为快照/副本相关内容， AOF为日志相关的内容；
RDB的特点 ：1.需要时点性 （比如说：我有1G的内存，需要持久化到硬盘，比如说：一个小时持久化一次。那么，假设在8点，就需要进行持久化）

如何实现RDB持久化呢？

方法一：阻塞Redis ，Redis不再对外提供服务了，但是，这种方式是需要阻塞的，很显然，如果，这个持久化需要花费1s，那么，这个时候，Redis 不能被客户端进行使用；

方法二：非阻塞 Redis继续对外提供服务；

但是，这个时候会出现一个问题；比如说：8点开始RDB持久化，8点零1秒才持久化完，问题就来了：持久化的数据是8点的还是8点零1秒的呢？很显然，是8点的；那么，在8点到8点零1秒这个过程中，数据是会发生改变的，那么， 怎么解决这个数据不一致的问题呢？ 比如说：8点的时候，b = 10 到 8点零1秒的时候，b =20;

为了解决这个读写并存 使用CopyOnWrite 的思想来进行实现；

就是，在操作系统中，先使用fork() 创建子线程来复制一份副本（注意：这里拷贝的是指针，所以，速度会很快）然后，这个副本，就保持在8点不变了。然后，复制的时候，就复制这份副本就行了，对数据增删改查就在父进程中更改。

但是，因为父子进程都指向的是同一个内存，所以，不能在这个内存中改，比如说：不能在原来key 8 中进行更改，比如说要改key = 10 那么，就得在内存中，再创建一块区域，然后，让父进程中指针指向新的key ,这样两个进程就不会相互影响了。
这里也验证了Redis是多线程的；
具体实现：

RDB的缺点

RDB的优点 ：恢复数据的速度相对较快；
Redis内存大小选择 进程一般使用10G以内，因为从内存到磁盘持久化这个过程，如果说，10G需要写的时间比较久，那么，如何解决呢？1. 减少内存 2. 硬盘选择固态硬盘；
针对RDB容易丢失数据的问题，提出了AOF持久化机制

AOF : append on File 向文件中，进行追加；redis发生写操作时，会记录到文件中；

优点 ：1.丢失的数据比较少

背景 ：RDB和AOF可以同时开启，如果，开启了AOF只会用AOF来进行恢复，即便RDB也开启了，也不会使用它；因为，AOF的修复比较准确；但是，AOF是比较慢的，所以，在4.0以后，AOF就包含了RDB全量，和增加的新的写操作。这样来提高速度；

缺点 ：由于，AOF是增加的方式，所以，如果一直增加的话，就会有 1.体量无限变大 2.恢复慢 的缺点；为了解决这个问题，需要设计出一个方案让日志AOF足够小；这个，就有了 重写 的方案；4.0之前，重写方案是将AOF进行瘦身，比如说：把创建key和删除key的命令进行抵消删除；4.0之后，就采用 混合持久化 比如说：我这个AOF已经到了100M文件了，这个时候，我先将老的数据变成RDB文件（二进制文件）然后，再存储到AOF中，再将增量以指令的方式Append 到AOF。所以，是一个混合体；这里的AOF日志不再是全量的日志，而是持久化开始到持久化结束这段时间的增量AOF日志通常很小；那么，它这么改变的 优点 是：在Redis重启时，可以先加载RDB的内容，在加载增量AOF日志，完全替代AOF全量日志重放，重启的效率将大幅度提升； 每次一重写完，就会变成RDB ；

脏数据刷入时机 ：AOF日志是以文件形式存在的，当程序对AOF日志进行写操作时， 实际上是先将数据写到一个内存缓存中，然后，让内存再把脏数据写回到磁盘中 那么，什么时候写呢？如果，还没来的及写就宕机了，那么可能会出现日志丢失；这时候有三个级别可以调；

no : 不调用fsync 等到它满了再进行调用（fsync 可以将指定文件的内容，强制从内核缓存刷到磁盘） 一般生产环境不用

always :每写了一个数据，就调用一次fsync 一般生产环境不用

everysec: redis每一秒调用一次flush

一般Redis 的主节点不会进行持久化操作，持久化操作主要是在从节点中进行。因为，没有来自客户端请求的压力；
上面是Redis持久化的两种方式 由于，持久化过程需要花费的时间是比较多的，所以，一般由从节点来进行持久化操作； 主服务器发现需要执行完整重同步时，会fork子进程执行RDB持久化，并将持久化数据发送给从服务器。这时候，有两种选择 1. 直接通过Socket发送给从服务器(从服务器支持eof)，2. 持久化数据到本地文件，待持久化完毕后再将该文件发送给从服务器。 默认第二种，具体情况是根据同步信息确定；但是，第一种效率会更高，速度会更快；
总结 ：为了Redis快的特性，Redis在持久化的时候，使用fork()函数，新开线程来执行；同时，如果主从服务器的话，还提供了psync2来进行部分重同步；eof功能；

redis的特点就是快，在系统设计的方方面面都体现了这个快的特性；这是我自己在学习Redis相关知识时，了解到的内容，做个记录。如果，有偏差欢迎读者进行指正!