【经典面试问题】redis为什么用单线程？

【经典面试问题】redis为什么用单线程？

如果有人在学习redis，把下面回答好，基本上就已经掌握redis核心了：

1.Redis6.0之前的版本真的是单线程吗？

2.Redis6.0之前为什么一直不使用多线程？

3.Redis6.0为什么要引入多线程呢？

4.Redis6.0为什么不用协程？

5.Redis为什么这么快？

图1是redis6.0之前主线程模型，

图2是redis6.0的主线程+IO线程模型

开始 准备基本知识

面对高性能计算、大数据分析等IO高并发、低时延应用，现有TCP/IP软硬件架构不能满足应用的需求，这主要体现在传统的TCP/IP网络通信是通过内核发送消息，这种通信方式存在很高的数据移动和数据复制的开销。RDMA(RemoteDirect Memory Access)技术全称远程直接内存访问

·5种IO模型、阻塞IO和非阻塞IO、同步IO和异步IO（减少与内核交换 同步2次 异步是1次）

1.epoll 在文件描述符可进行 I/O 操作时进行通知，而 kqueue 和 IOCP 都在请求的操作完成时进行通知。 前者是同步io 后者异步io

2.kqueue 是一种可扩展的事件通知接口。2000 年 7 月发布的 FreeBSD 4.1 中首次引入了 kqueue[1]，随后也被 NetBSD、OpenBSD、macOS 等操作系统支持。

queue 可以监控文件描述符事件，以及其他如文件修改、信号、异步 I/O 事件、子进程状态更改、定时器等多种类型 的事件。

回答：

Redis是一个纯内存的Key-Value型数据库

确实，Redis 和并发模型的讨论非常有趣，它们涵盖了多个方面，包括系统设计、性能优化以及如何有效利用硬件资源。下面分点具体分析你提到的几个观点：

1. Redis 6.0 之前版本是单线程

Redis 是一个高性能的键值数据库，其设计目标是充分利用 CPU 和 I/O 资源。到 6.0 之前，Redis 主要采用单线程模型，主要原因是：

·无锁化：单线程模型避免了并发访问共享资源时的锁机制，这样可以减少线程切换和锁竞争带来的开销。

·避免时序问题：单线程模型简化了数据安全和一致性的维护，因为不存在并发修改数据的情况，使得设计更为简单和高效。

Redis 使用单线程处理命令请求，这样可以确保操作的原子性和一致性，而不需要担心多线程编程中复杂的同步和锁问题。

2. Redis 不是典型的并发数据库

即使在 Redis 引入了某些形式的多线程处理（如在 6.0 版本之后引入的一些多线程特性，主要用于处理 I/O 操作），它在核心上依然保持了单线程处理请求的模型。原因包括：

·设计哲学：Redis 的设计哲学侧重于简单、快速，使用单线程模型能够保证高性能和低延迟。

·内存模型：Redis 是基于内存的存储，这意味着数据访问非常快，多线程带来的并发性能提升较为有限。

3. 引入多线程加速网络 I/O

Redis 6.0 版本引入多线程主要用于优化网络 I/O 操作，而非处理客户端的命令请求。这种设计允许 Redis 利用多核 CPU 加速网络请求的接收和响应过程，同时保持命令处理的单线程模型。这样既能提高 I/O 效率，又能维持数据处理的简洁性和效率。

4. 协程无法解决 CPU 性能瓶颈

协程是一种用户态的轻量级线程，它能在单线程内实现多任务的并发执行，优势在于低成本的任务切换和高效的同步处理。但确实，仅仅使用协程并不能增加整体的 CPU 处理能力，它更多地是解决 I/O 等待问题，而非计算瓶颈。如果要利用多核 CPU 的并发能力，无论是线程还是支持多核调度的协程，本质上都是要依赖于操作系统内核的调度，并发运行在不同核上。

当协程设计得能够支持多核并发时，其背后通常依赖的是线程池或其他机制来实现实际的并发执行。这种情况下，协程的作用更像是一个调度和优化的工具，用于提高程序在多核上的执行效率和可管理性。

总结

Redis 的设计和开发反映了对效率和简洁性的追求。引入多线程处理网络 I/O 操作，是利用现代多核 CPU 加速网络处理的智慧选择。而对于协程而言，它们在 I/O 密集型任务中非常有用，但它们并不直接增加计算资源，而是优化了资源使用和任务调度。Understanding these distinctions helps in appreciating the design choices made in systems like Redis and applying similar principles to other areas of computing.

1.Redis6.0之前版本是单线程，核心因素就是无锁化和避免时序问题。

2.Redis不是典型的并发数据库，多线程并不能带来实际意义上性能提升。

3.引入多线程，可以利用多核机器的并发能力加速网络IO，报文处理和内核协议栈也会消耗大量CPU。

4.协程无法解决CPU性能瓶颈，如果协程支持多核并发调度，与线程也无异

如何避免学习只陷入纯吹嘘却根本不知道，或者研究底层底层

没有任何数据和业务驱动支持，都不是解决问题方式。

哪怕最笨方式解决实际问题也是个好事，根本不知道思路是什么。怎么做？

别人问你找到完美答案。

一、这个技术出现的背景、初衷和要达到什么样的目标或是要解决什么样的问题

二、这个技术的优势和劣势分别是什么

三、这个技术适用的场景。任何技术都有其适用的场景，离开了这个场景

四、技术的组成部分和关键点。

五、技术的底层原理和关键实现

六、已有的实现和它之间的对比