Redis背后的神奇力量：为何它如此高效？

news2025/3/13 14:49:53

Redis的速度快主要有以下几个原因：

1、基于内存操作

Redis的操作都是基于内存的，数据存储在内存中，而内存的读写速度远远快于硬盘，内存的运行速度比硬盘高出几个数量级，就像从翻阅书籍变成即刻在线信息查询，访问时间大幅缩短。

p.s.CrystalDiskMark测试不了内存，所以使用其它工具测试内存，虽然测试方式及纬度不同，但结果还是可以参考看的。

机械硬盘、固态硬盘及内存的读写速度有以下对比：

机械硬盘：机械硬盘的读写速度相对较慢，通常在100 MB/s到200 MB/s之间，具体取决于磁盘的转速和技术规格。
固态硬盘：固态硬盘的读写速度远远快于机械硬盘。一般而言，SSD的读速度可以达到数百 MB/s至数千 MB/s，而写速度也在同样的范围内。
内存： 内存的读写速度远远超过硬盘，通常在GB/s级别。内存读写速度可以达到几千 MB/s，甚至更高。

当然在Redis官网还提到了“Redis on Flash”

官方文档：

"Redis on Flash" 是指将 Redis 数据存储在闪存（Flash Storage）上，而不是传统的随机访问存储器（RAM）上。这种做法通常被用于处理大规模的数据集，因为闪存的存储容量通常比RAM大得多。

2、单线程模型

官方文档：

可以看到官方文档：

1、Redis的单线程特性

2、Redis 的性能瓶颈通常出现在内存或网络方面，而不是 CPU 方面。

虽然 Redis 官方 FAQ 没有明确解释 Redis 单线程设计的原因，但确实在文档中指出 Redis 的性能瓶颈通常出现在内存或网络方面，而不是 CPU 方面。

Redis的工作负载主要涉及内存操作和网络通信，而不是 CPU 密集型计算，因此 CPU 通常并不是 Redis 性能的瓶颈。在大多数情况下，性能瓶颈可能更多地出现在内存访问速度或网络带宽上，这也是 Redis 在内存和网络方面进行优化的原因。

Redis的主线程是单线程的，所有操作都得按顺序执行，避免了多线程带来的额外开销和复杂性。这种设计使得 Redis 在处理许多短期和高频的读写操作时非常高效，特别适合缓存和实时数据存储的应用场景。总结以下几点：

Redis的工作负载主要涉及内存操作和网络通信，而不是 CPU 密集型计算，因此 CPU 通常并不是 Redis 性能的瓶颈。
Redis 的大部分操作都是对内存的读写操作，这些操作的速度非常快。多线程模型可以提高并发性，但对于内存操作，并发性并不重要。
多线程模型会带来额外的开销和复杂性。例如，多线程需要进行线程调度、线程同步等操作，这些操作会占用 CPU 资源，并增加程序的复杂性。

3、I/O多路复用技术

官方文档：

可以看到Redis官方文档多处提到的“multiplexing and non-blocking I/O”。那么什么是multiplexing and non-blocking I/O呢？
I/O 多路复用技术是指一个线程可以同时监视多个I/O)操作。当某个 I/O 操作就绪时，操作系统会通知该线程。

I/O 多路复用技术可以有效地提高 I/O 效率。传统的 I/O 模型中，一个线程只能执行一个 I/O 操作。当该 I/O 操作阻塞时，该进程或线程将无法执行其他操作，这会导致 CPU 资源的浪费。

Redis采用I/O多路复用技术，并发处理连接，使得整个过程只在调用select、poll、epoll这些调用的时候才会阻塞，收发客户消息是不会阻塞的，整个进程或者线程就被充分利用起来。

如果以上说明看着费力可以看看以下内容：

I/O多路复用=餐厅服务员记录订单

假设一家忙碌的餐厅服务员，负责接待顾客点餐和为他们服务。如果每次只能处理一个桌子的订单，那就太浪费时间了？

如果同时处理多个桌子的订单，先把每个桌子上的点餐需求一个个记在心里，然后再去后厨逐个去处理。当有一个桌子的顾客在思考菜单时，你可以去另一个桌子送菜，再回来接着处理点餐。这样，你可以在等待一个桌子的订单时，同时为其他桌子服务，提高了效率。