Redis 6 的多线程

昨天和同事聊Redis，他问我Redis学的怎么样，我说学的还行，然后他突然问一句“你知道Redis现在已经支持多线程了吗？”，我当时愣了一下，Redis不是一直是单线程么，怎么突然支持多线程了？瞬间感觉被秒，赶紧回来查阅一下相关资料，要不然以后都不敢说自己会Redis了

1. Redis知识回顾

我们先回顾一下Redis单线程模式的相关知识，我们都知道Redis快的主要原因是因为epool I/O复用模型，我们简单探讨一下：

• 首先，Redis 是跑在单线程中的，所有的操作都是按照顺序线性执行的，但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的，所以 I/O 操作在一般情况下往往不能直接返回，这会导致某一文件的 I/O 阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务，而 I/O 多路复用就是为了解决这个问题而出现的。

• 多路I/O复用模型是利用 select、poll、epoll 可以同时监听多个流的 I/O 事件的能力，在空闲的时候，会把当前线程阻塞掉，当有一个或多个流有 I/O 事件时，就从阻塞态中唤醒，于是程序就会轮询一遍所有的流（epoll 是只轮询那些真正发出了事件的流），并且只依次顺序的处理就绪的流，这种做法就避免了大量的无用操作。

• 这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求（尽量减少网络 IO 的时间消耗），且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快，也就是说内存内的操作不会成为影响Redis性能的瓶颈，主要由以上几点造就了 Redis 具有很高的吞吐量

下图是Redis的内部核心流程图（也是我能找到的比较经典的介绍Redis的原理图），内部其实主要是通过双向队列和红黑树实现（图画的很详细，里面不懂的知识，可以直接百度，很容易找到）：

2. Redis单线程

对于一个请求操作，Redis主要做3件事情：从客户端读取数据、执行Redis命令、回写数据给客户端（如果再准确点，其实还包括对协议的解析）。所以主线程其实就是把所有操作的这3件事情，串行一起执行，因为是基于内存，所以执行速度非常快：

优点 VS 缺点：

优势：

a. 不存在锁的问题

b. 避免线程间CPU切换

缺点：

a. 单线程无法利用多CPU

b. 串行操作，某个操作“出问题”会“阻塞”后续操作

3. Redis多线程

Redis多线程的优化思路：因为网络I/O在Redis执行期间占用了大部分CPU时间，所以把网络I/O部分单独抽离出来，做成多线程的方式。

这里所说的多线程，其实就是将Redis单线程中做的这两件事情“从客户端读取数据、回写数据给客户端”（也可以称为网络I/O），处理成多线程的方式，但是“执行Redis命令”还是在主线程中串行执行，这个逻辑保持不变。

可能有同学会问，主线程和多个I/O线程，都同时处理图中的“队列”，是不是会存在锁竞争的关系呢？这里有个巧妙的设计，就是当epoll获取socket链接时，会将该事件先全部扔进队列中，比如扔了N个事件，这时主线程就会处于忙等(spinlock自旋锁的效果)状态。然后多个I/O线程开始去并行进行网络I/O，并对数据进行协议解析，当队列全部处理完毕后，主线程会对队列中请求串行““执行Redis命令”，然后清空该队列。所以整个执行流程总结下来：主线程执行请求入队列 -> I/O线程并行进行网络读 -> 主线程串行执行Redis命令 -> I/O线程并行进行网络写 -> 主线程清空队列，并接收下一批请求。

优点 VS 缺点

优点：

a. 提高响应速度，充分使用CPU

缺点：

a. 增加了代码复杂性

4. 总结

• Redis的多路复用技术，支持epoll、kqueue、selector；

• 5.0版本及以前，处理客户端请求的线程只有一个，串行处理；

• 6.0版本引入了worker Thread，只处理网络IO读取和写入，核心IO负责串行处理客户端指令。