一、IO复用与单线程读/写@b@@b@1. IO复用(IO Multiplexing)@b@@b@• Redis使用IO复用技术,通过select、epoll或kqueue等机制,在一个线程中同时处理多个套接字(Socket)连接。这样可以减少线程切换的开销,提高处理效率。@b@@b@• 图中展示了多个套接字连接(如套接字1、套接字2、套接字3)通过事件循环(Event Loop)进行处理。这种方式可以高效地处理大量并发连接。@b@@b@2. 单线程读/写@b@@b@• Redis的核心操作是单线程执行的。这意味着在处理读写操作时,不需要考虑复杂的线程同步问题,减少了锁竞争和上下文切换的开销。@b@@b@• 单线程通过事件调度程序(Event Dispatcher)和事件处理器(Event Handler)来处理请求,确保操作的顺序性和原子性。@b@@b@二、基于RAM@b@@b@1. 内存存储(RAM)@b@@b@• Redis将数据存储在内存中,而不是磁盘。内存的读写速度远远快于磁盘(RAM的读写速度在纳秒级别,而磁盘的读写速度在毫秒级别)。@b@@b@• 图中展示了Redis的数据存储层次结构,从最快的注册(0.3ns)到L1缓存(0.9ns)、L2缓存(2.8ns)、L3缓存(12.9ns),再到RAM(120ns),最后是SSD(50 - 150μs)和HDD(1 - 10ms)。这种存储方式使得Redis在数据读写方面非常迅速。@b@@b@三、高效的数据结构@b@@b@1. 数据结构优化@b@@b@• Redis采用了多种高效的数据结构,如字符串(String)、列表(List)、哈希(Hash)、集合(Set)、有序集合(Sorted Set)等。这些数据结构在设计上针对内存操作进行了优化。@b@@b@• 例如,图中展示了SDS(Simple Dynamic String)数据结构,它具有快速的字符串长度查询(O(1)复杂度)、预分配空间以减少内存重分配次数等特性。@b@@b@• SkipList(跳跃表)是一种有序数据结构,通过分层索引实现快速查找,其平均查找复杂度为O(log N)。@b@@b@综上所述,Redis通过IO复用和单线程读写机制减少了线程切换开销,利用内存存储实现了快速的数据读写,并采用高效的数据结构优化了内存操作,这些因素共同使得Redis具有非常高的性能。