Redis教程

Redis多线程

本文主要是介绍Redis多线程,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

在Redis 6.0中,非常受关注的第一个新特性就是多线程。这是因为,Redis一直被大家熟知的就是它的单线程架构,虽然有些命令操作可以用后台线程或子进程执行(比如数据删除、快照生成、AOF重写)。但是,从网络IO处理到实际的读写命令处理,都是由单个线程完成的。

随着网络硬件的性能提升,Redis的性能瓶颈有时会出现在网络IO的处理上,也就是说,单个主线程处理网络请求的速度跟不上底层网络硬件的速度。为了应对这个问题,一般有两种方法。

第一种方法是,用用户态网络协议栈(例如DPDK)取代内核网络协议栈,让网络请求的处理不用在内核里执行,直接在用户态完成处理就行。对于高性能的Redis来说,避免频繁让内核进行网络请求处理,可以很好地提升请求处理效率。但是,这个方法要求在Redis的整体架构中,添加对用户态网络协议栈的支持,需要修改Redis源码中和网络相关的部分(例如修改所有的网络收发请求函数),这会带来很多开发工作量。而且新增代码还可能引入新Bug,导致系统不稳定。所以,Redis 6.0中并没有采用这个方法。

第二种方法就是采用多个IO线程来处理网络请求,提高网络请求处理的并行度。Redis 6.0就是采用的这种方法。

但是,Redis的多IO线程只是用来处理网络请求的,对于读写命令,Redis仍然使用单线程来处理。这是因为,Redis处理请求时,网络处理经常是瓶颈,通过多个IO线程并行处理网络操作,可以提升实例的整体处理性能。而继续使用单线程执行命令操作,就不用为了保证Lua脚本、事务的原子性,额外开发多线程互斥机制了。这样一来,Redis线程模型实现就简单了。

我们来看下,在Redis 6.0中,主线程和IO线程具体是怎么协作完成请求处理的。掌握了具体原理,你才能真正地会用多线程。为了方便理解,我们可以把主线程和多IO线程的协作分成四个阶段。如下图所示:
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阶段一:服务端和客户端建立Socket连接,并分配处理线程

首先,主线程负责接收建立连接请求。当有客户端请求和实例建立Socket连接时,主线程会创建和客户端的连接,并把 Socket 放入全局等待队列中。紧接着,主线程通过轮询方法把Socket连接分配给IO线程。

阶段二:IO线程读取并解析请求

主线程一旦把Socket分配给IO线程,就会进入阻塞状态,等待IO线程完成客户端请求读取和解析。因为有多个IO线程在并行处理,所以,这个过程很快就可以完成。

阶段三:主线程执行请求操作

等到IO线程解析完请求,主线程还是会以单线程的方式执行这些命令操作。

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阶段四:IO线程回写Socket和主线程清空全局队列

当主线程执行完请求操作后,会把需要返回的结果写入缓冲区,然后,主线程会阻塞等待IO线程,把这些结果回写到Socket中,并返回给客户端。和IO线程读取和解析请求一样,IO线程回写Socket时,也是有多个线程在并发执行,所以回写Socket的速度也很快。等到IO线程回写Socket完毕,主线程会清空全局队列,等待客户端的后续请求。

在Redis 6.0中,多线程机制默认是关闭的,如果需要使用多线程功能,需要在 redis.conf 中完成两个设置。

1.设置io-thread-do-reads配置项为yes,表示启用多线程。

io-threads-do-reads yes

2.设置线程个数。一般来说,线程个数要小于Redis实例所在机器的CPU核个数

例如,对于一个8核的机器来说,Redis官方建议配置6个IO线程。

io-threads  6

如果你在实际应用中,发现Redis实例的CPU开销不大,吞吐量却没有提升,可以考虑使用Redis 6.0的多线程机制,加速网络处理,进而提升实例的吞吐量。

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