Redis为什么是单线程的

为什么需要多线程

首先，现在的CPU一般都是由多个核心组成，每个核心可以认为是一个独立的处理器，它们能够并行地处理任务。所以，如果我们的CPU是多核的，但是程序是单线程的，那么执行程序时，这个线程在某一个时刻只能在一个核心上运行，而其它的核心却是空闲的（如果没有其他程序的话）。所以，为了提高CPU的使用率，我们可以创建多个线程，每个线程处理任务的一部分（每个部分互不依赖），而每个核心执行一个线程，此时CPU的使用率将提高，程序的运行速度自然也就加快了。

除此之外，假设我们的程序有A、B、C三个任务需要执行，但是由于我们的程序使用的是单线程，这些任务只能轮流执行，A执行完毕只后，才能执行B，B执行完毕只后，才能执行C。这也就意味着，在单线程的环境下，一个新的任务，需要等待它之前的任务执行完毕之后，才能被执行。假设A任务是一个非常耗时的任务，那么后面的B、C需要等待较长的一段时间，才能被执行，这样的话提交B、C任务的用户，需要等待较长的时间，才能得到响应。如果使用的是多线程，那么每个线程被分配到不同的核心上，可以并行地执行；若核心数量不够，CPU将采用时间片轮转算法，轮流为每一个线程分配时间片执行，这样后续到达的任务，也可以并发地执行，而不需要等待之前任务的完成。此时，后续到达的任务，也可以较早地得到响应，任务的响应速度变得更加均匀。

如何理解redis的单线程

这里需要注意一个问题，我们所说的Redis的单线程，不是指Redis程序真的只会有一个线程。这里所说的单线程，指的是Redis处理客户端发来的数据操作请求（增删改查），只会使用一个线程去执行。但是实际上，Redis在执行其他操作的时候，可能会开启多个进程或线程，比如说持久化。Redis执行BGSAVE指令，进行快照持久化时，就会fork出一个子进程，然后子进程去创建快照，完成持久化操作。

redis为什么使用单线程

官方解释如下：因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

上面的解释不是很好理解，我就简单说一说我自己的理解吧。我们知道，Redis将数据存放在内存当中，这也就意味着，Redis在操作数据时，不需要进行磁盘I/O。磁盘I/O是一个比较耗时的操作，所以对于需要进行磁盘I/O的程序，我们可以使用多线程，在某个线程进行I/O时，CPU切换到当前程序的其他线程执行，以此减少CPU的等待时间。而Redis直接操作内存中的数据，所以使用多线程并不能有效提升效率，相反，使用多线程反倒会因为需要进行线程的切换而降低效率。

除此之外，使用多线程的话，多个线程间进行同步，保证线程的安全，也是需要开销的。尤其是Redis的数据结构都是一些实现较为简单的集合结构，若使用多线程，将会频繁地发生线程冲突，线程的竞争频率较高，反倒会拖慢Redis的响应速度。

综上所述，Redis为了保持简单和高效，自然而然地就使用了单线程。

redis如何提高CPU的使用率

前面也提过，现在的CPU一般都有多个核心，每个核心可以单独执行。Redis处理客户端请求使用单线程，那么自然而然，无法将CPU的所有核心都占用，也就造成了资源的浪费。而解决的方式也比较简单，我们可以在同一个服务器上开启多个Redis程序，每个Redis程序使用不同的端口，相互独立，以此提高CPU的使用率。而这多个Redis程序可以配置成主从节点，共同为一个程序服务，也可以相互独立，服务于多个程序。

总结

以上就对Redis为何使用单线程，做了一个大致的介绍，总的来说，Redis使用单线程的原因就是：多线程并不能有效提升Redis的性能，相反可能还会降低性能，所以自然而然使用单线程。

Redis为什么是单线程、及高并发快的大原因详解

Redis的高并发和快速原因

1.redis是基于内存的，内存的读写速度非常快；

2.redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间；

3.redis使用多路复用技术，可以处理并发的连接。非阻塞IO 内部实现采用epoll，采用了epoll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用epoll的多路复用特性，绝不在io上浪费一点时间。

下面重点介绍单线程设计和IO多路复用核心设计快的原因。

为什么Redis是单线程的

1.官方答案

因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

2.性能指标

关于redis的性能，官方网站也有，普通笔记本轻松处理每秒几十万的请求。

3.详细原因

1）不需要各种锁的性能消耗

Redis的数据结构并不全是简单的Key-Value，还有list，hash等复杂的结构，这些结构有可能会进行很细粒度的操作，比如在很长的列表后面添加一个元素，在hash当中添加或者删除

一个对象。这些操作可能就需要加非常多的锁，导致的结果是同步开销大大增加。

总之，在单线程的情况下，就不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗。

2）单线程多进程集群方案

单线程的威力实际上非常强大，每核心效率也非常高，多线程自然是可以比单线程有更高的性能上限，但是在今天的计算环境中，即使是单机多线程的上限也往往不能满足需要了，需要进一步摸索的是多服务器集群化的方案，这些方案中多线程的技术照样是用不上的。

所以单线程、多进程的集群不失为一个时髦的解决方案。

3）CPU消耗

采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU。

但是如果CPU成为Redis瓶颈，或者不想让服务器其他CUP核闲置，那怎么办？

可以考虑多起几个Redis进程，Redis是key-value数据库，不是关系数据库，数据之间没有约束。只要客户端分清哪些key放在哪个Redis进程上就可以了。

Redis单线程的优劣势

1.单进程单线程优势

 代码更清晰，处理逻辑更简单 不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗 不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU

2.单进程单线程弊端

 无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善； IO多路复用技术

redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多连接的时候， 系统的高吞吐量。

多路-指的是多个socket连接，复用-指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路复用技术。

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（内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈），主要以上两点造就了Redis具有很高的吞吐量。

Redis高并发快总结

1. Redis是纯内存数据库，一般都是简单的存取操作，线程占用的时间很多，时间的花费主要集中在IO上，所以读取速度快。

2. 再说一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路复用，使用了单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减少了线程切换时上下文的切换和竞争。

3. Redis采用了单线程的模型，保证了每个操作的原子性，也减少了线程的上下文切换和竞争。

4. 另外，数据结构也帮了不少忙，Redis全程使用hash结构，读取速度快，还有一些特殊的数据结构，对数据存储进行了优化，如压缩表，对短数据进行压缩存储，再如，跳表，使用有序的数据结构加快读取的速度。

5. 还有一点，Redis采用自己实现的事件分离器，效率比较高，内部采用非阻塞的执行方式，吞吐能力比较大。