面試題概覽：

• 說(shuō)說(shuō)看Redis底層數(shù)據(jù)類(lèi)型有哪些？Redis的5種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型是用哪幾種底層數(shù)據(jù)類(lèi)型組成的？
• 能否具體說(shuō)說(shuō)Redis的哈希表如何實(shí)現(xiàn)，以及如何擴(kuò)容？
• Redis為什么這么快呢？Redis單機(jī)QPS能達(dá)到多少？
• Redis真的是一個(gè)單線程應(yīng)用嗎？如果是請(qǐng)說(shuō)說(shuō)看為什么使用單線程模型？
• 說(shuō)說(shuō)看Redis 6.0為什么引入了多線程？Redis的哪些地方用到了多線程？Redis多線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是怎樣的？
• Redis 6.0是默認(rèn)開(kāi)啟多線程的嗎，如果開(kāi)啟多線程該設(shè)置Redis的線程數(shù)為多少？

面試官：說(shuō)說(shuō)看Redis底層數(shù)據(jù)類(lèi)型有哪些？Redis的5種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型是用哪幾種底層數(shù)據(jù)類(lèi)型組成的？

Redis的底層數(shù)據(jù)類(lèi)型主要包括以下幾種，它們用于實(shí)現(xiàn)和支撐Redis提供的五種主要數(shù)據(jù)類(lèi)型（String、Hash、List、Set、Zset）：

一、簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串（SDS，Simple Dynamic String）

用途：主要用于存儲(chǔ)String類(lèi)型的值。

特點(diǎn)SDS是Redis自己構(gòu)建的一種字符串?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相比C語(yǔ)言的傳統(tǒng)字符串（以空字符'\0'結(jié)尾），SDS具備自動(dòng)擴(kuò)展、長(zhǎng)度緩存、二進(jìn)制安全等優(yōu)點(diǎn)。SDS通過(guò)結(jié)構(gòu)體來(lái)記錄字符串的長(zhǎng)度和已分配空間大小等信息，從而提高了字符串操作的性能。

二、壓縮列表（ZipList）

用途用于存儲(chǔ)Hash、List、Zset等類(lèi)型的數(shù)據(jù)，當(dāng)這些類(lèi)型的數(shù)據(jù)量較少且元素較小時(shí)。

特點(diǎn)壓縮列表是一組連續(xù)的內(nèi)存塊，能夠節(jié)省空間。它內(nèi)部包含多個(gè)entry節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)內(nèi)容等信息。當(dāng)數(shù)據(jù)量增多或元素變大時(shí)，壓縮列表可能會(huì)轉(zhuǎn)換為其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如哈希表、雙向鏈表等）。

三、哈希表（Hashtable）

用途主要用于存儲(chǔ)Hash、Set、Zset等類(lèi)型的數(shù)據(jù)，當(dāng)這些類(lèi)型的數(shù)據(jù)量較多或元素較大時(shí)。

特點(diǎn)哈希表內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)數(shù)組結(jié)構(gòu)，通過(guò)計(jì)算key的哈希值來(lái)確定元素在數(shù)組中的位置。哈希表支持快速的查找、插入和刪除操作。

四、雙向鏈表（LinkedList）及快速列表（QuickList）

用途雙向鏈表用于存儲(chǔ)List類(lèi)型的數(shù)據(jù)，在Redis 3.2之前，List的底層實(shí)現(xiàn)是雙向鏈表或壓縮列表。Redis 3.2之后引入了快速列表（QuickList），它是雙向鏈表和壓縮列表的結(jié)合體，用于優(yōu)化List類(lèi)型的性能。

特點(diǎn)雙向鏈表中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)持有對(duì)前一個(gè)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的引用，支持在兩端進(jìn)行操作?？焖倭斜韯t通過(guò)多個(gè)壓縮列表的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，既保留了壓縮列表的空間優(yōu)勢(shì)，又具備了雙向鏈表的操作靈活性。

五、整數(shù)集合（IntSet）

用途用于存儲(chǔ)Set類(lèi)型的數(shù)據(jù)，當(dāng)Set中的所有元素都是整數(shù)且數(shù)量較少時(shí)。

特點(diǎn)整數(shù)集合內(nèi)部使用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素，并根據(jù)元素的類(lèi)型（如16位整數(shù)、32位整數(shù)、64位整數(shù)）來(lái)選擇不同的編碼方式。整數(shù)集合在添加新元素時(shí)，如果超出了當(dāng)前數(shù)組的容量或類(lèi)型范圍，會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容或升級(jí)。

六、跳表（SkipList）

用途主要用于存儲(chǔ)Zset類(lèi)型的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)有序性。

特點(diǎn)跳表是一種具有層次結(jié)構(gòu)的鏈表，每一層都是一個(gè)有序的鏈表。通過(guò)多層鏈表的組合，跳表能夠在O(log N)時(shí)間內(nèi)完成查找、插入和刪除操作。同時(shí)，跳表還使用哈希表來(lái)存儲(chǔ)成員和分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以提供快速的成員查找。

Redis的5種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（String、List、Set、Hash、Zset）是由多種底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的，以滿足不同場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和操作需求。

以下是這些基本數(shù)據(jù)類(lèi)型與底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

(1) String（字符串）

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串（SDS）

(2) List（列表）

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表、壓縮列表（ZipList）

說(shuō)明：當(dāng)列表元素較少時(shí)，Redis使用壓縮列表來(lái)節(jié)省內(nèi)存。當(dāng)元素較多時(shí)，則使用雙向鏈表來(lái)支持快速的插入和刪除操作。

(3) Set（集合）

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：哈希表（Hash Table）、整數(shù)集合（IntSet）

說(shuō)明：當(dāng)集合中的元素都是整數(shù)且數(shù)量較少時(shí)，Redis使用整數(shù)集合來(lái)優(yōu)化內(nèi)存占用。當(dāng)元素?cái)?shù)量較多或包含非整數(shù)元素時(shí)，則使用哈希表來(lái)實(shí)現(xiàn)快速的添加、刪除和查詢操作。

(4) Hash（散列）

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：壓縮列表（ZipList）、哈希表（Hash Table）

說(shuō)明：當(dāng)哈希對(duì)象保存的鍵值對(duì)較少且鍵和值的字符串長(zhǎng)度都小于64字節(jié)時(shí)，采用壓縮列表作為底層實(shí)現(xiàn)以節(jié)省內(nèi)存。當(dāng)鍵值對(duì)較多或鍵和值的字符串長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，則使用哈希表來(lái)實(shí)現(xiàn)快速的插入、查找和刪除操作。

(5) Zset（有序集合）

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：跳躍表（SkipList）、哈希表（Hash Table）

說(shuō)明：跳躍表是一種有序鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以提供快速的插入、刪除和查找操作。通過(guò)使用跳躍表和哈希表的組合，有序集合在保持有序性的同時(shí)，還能快速地根據(jù)分?jǐn)?shù)進(jìn)行范圍查找和排名計(jì)算。哈希表用于存儲(chǔ)成員和分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

面試官：能否具體說(shuō)說(shuō)Redis的哈希表如何實(shí)現(xiàn)，以及如何擴(kuò)容？

一、基本結(jié)構(gòu)

Redis中的哈希表由dict結(jié)構(gòu)體表示，該結(jié)構(gòu)體內(nèi)部嵌套了dictht（哈希表）對(duì)象。dictht結(jié)構(gòu)體包含以下關(guān)鍵字段：

• table：一個(gè)指針數(shù)組，每個(gè)元素都是一個(gè)dictEntry對(duì)象，用于存儲(chǔ)鍵值對(duì)。
• size：哈希表的大小，即table數(shù)組的長(zhǎng)度。在Redis中，哈希表的大小總是2的n次方，這有助于優(yōu)化哈希沖突的處理。
• sizemask：掩碼值，用于計(jì)算索引值。它總是等于size-1，通過(guò)位運(yùn)算可以快速得到哈希值在數(shù)組中的索引位置。
• used：哈希表中已使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)，即存儲(chǔ)的鍵值對(duì)數(shù)量。

二、鍵值對(duì)存儲(chǔ)

每個(gè)dictEntry對(duì)象包含一個(gè)鍵值對(duì)以及指向下一個(gè)dictEntry的指針，形成鏈表結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生哈希沖突時(shí)，新的鍵值對(duì)會(huì)被添加到?jīng)_突位置的鏈表末尾。這種設(shè)計(jì)使得Redis能夠高效地處理哈希沖突，而無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的重哈希操作。

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)哈希對(duì)象時(shí)，可以得到如下簡(jiǎn)圖(部分屬性被省略)：

三、哈希函數(shù)

Redis使用MurmurHash2算法作為哈希函數(shù)。該算法是一種非加密哈希函數(shù)，以其高效和低碰撞率而聞名。通過(guò)MurmurHash2算法，Redis可以將任意長(zhǎng)度的鍵映射為固定長(zhǎng)度的哈希值，從而確定鍵在哈希表中的位置。

四、負(fù)載因子與rehash

負(fù)載因子是衡量哈希表使用程度的指標(biāo)，計(jì)算公式為已使用節(jié)點(diǎn)數(shù) / 哈希表大小。當(dāng)負(fù)載因子超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值（默認(rèn)為0.75）時(shí)，Redis會(huì)觸發(fā)rehash操作，以擴(kuò)展哈希表的大小并降低沖突概率。

Rehash操作涉及以下步驟：

(1) 分配一個(gè)新的哈希表，其大小是當(dāng)前哈希表大小的2倍（或根據(jù)配置的其他倍數(shù)）。

(2) 遍歷當(dāng)前哈希表中的所有鍵值對(duì)，并根據(jù)新的哈希表大小重新計(jì)算哈希值，然后將鍵值對(duì)插入到新的哈希表中。

(3) 替換舊的哈希表為新的哈希表，完成rehash操作。

值得注意的是，Redis采用漸進(jìn)式rehash策略來(lái)避免一次性處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致的性能問(wèn)題。在漸進(jìn)式rehash期間，每次對(duì)哈希表進(jìn)行增刪改查操作時(shí)，都會(huì)順帶將一部分?jǐn)?shù)據(jù)從舊表遷移到新表，直到遷移完成。

下面是rehash的具體過(guò)程：

• 當(dāng)Redis的哈希表的負(fù)載因子超過(guò)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)讓字典同時(shí)持有ht[0]和ht[1]兩個(gè)哈希表。
• Redis會(huì)設(shè)置一個(gè)變量rehashidx來(lái)記錄當(dāng)前rehash的進(jìn)度。rehashidx的初始值為0，表示從ht[0]的起始位置0開(kāi)始遷移。
• 在rehash期間，每次對(duì)字典執(zhí)行增刪改查操作時(shí)會(huì)順帶將ht[0]哈希表在rehashindex位置上的所有鍵值對(duì)rehash到ht[1]，當(dāng)rehash工作完成以后，rehashindex的值+1。
• 隨著字典操作的不斷執(zhí)行，最終會(huì)在某一時(shí)間段上ht[0]的所有鍵值對(duì)都會(huì)被rehash到ht[1]，這時(shí)將rehashindex的值設(shè)置為-1，表示rehash操作結(jié)束。

漸進(jìn)式rehash采用的是一種分而治之的方式，將rehash的操作分?jǐn)傇诿恳粋€(gè)的訪問(wèn)中，避免集中式rehash而帶來(lái)的龐大計(jì)算量。

需要注意的是在漸進(jìn)式rehash的過(guò)程，如果有增刪改查操作時(shí)，如果index大于rehashindex，訪問(wèn)ht[0]，否則訪問(wèn)ht[1]。

漸進(jìn)式rehash的優(yōu)勢(shì)在于它能夠在不影響主線程服務(wù)請(qǐng)求的情況下逐漸完成哈希表的擴(kuò)容或縮容，極大地降低了對(duì)系統(tǒng)性能的影響。然而，它也會(huì)帶來(lái)一些額外的內(nèi)存空間開(kāi)銷(xiāo)，因?yàn)樵趓ehash過(guò)程中需要同時(shí)維護(hù)新舊兩個(gè)哈希表。

面試官：Redis為什么這么快呢？Redis單機(jī)QPS能達(dá)到多少？

Redis之所以速度非?？欤饕?dú)w因于以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：

(1) 基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：Redis將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這大大減少了磁盤(pán)I/O操作的開(kāi)銷(xiāo)。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要將數(shù)據(jù)從磁盤(pán)讀取和寫(xiě)入磁盤(pán)，Redis可以非?？焖俚刈x取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了極高的操作速率。

(2) 高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Redis支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如字符串、哈希、列表、集合和有序集合等。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都經(jīng)過(guò)了精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)的時(shí)間復(fù)雜度降到最低。例如，Redis使用簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)字符串（SDS）來(lái)處理字符串，相比C語(yǔ)言中的傳統(tǒng)字符串處理方式，SDS在獲取字符串長(zhǎng)度、修改字符串以及內(nèi)存分配等方面都更加高效。

(3) 合理的數(shù)據(jù)編碼：Redis能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的類(lèi)型和大小自動(dòng)選擇最優(yōu)的編碼方式。例如，對(duì)于字符串類(lèi)型的數(shù)據(jù)，Redis會(huì)根據(jù)字符串的長(zhǎng)度和內(nèi)容的數(shù)字性選擇int編碼或raw編碼。這種合理的編碼選擇使得Redis在處理不同類(lèi)型和大小的數(shù)據(jù)時(shí)都能保持高性能。

(4) 單線程模型：Redis采用單線程模型來(lái)處理客戶端的請(qǐng)求。這種模型避免了多線程之間的上下文切換和鎖競(jìng)爭(zhēng)等開(kāi)銷(xiāo)，從而提高了處理請(qǐng)求的速度。同時(shí)，Redis通過(guò)I/O多路復(fù)用技術(shù)來(lái)同時(shí)處理多個(gè)客戶端的連接和請(qǐng)求，進(jìn)一步提高了并發(fā)性能。

(5) 異步非阻塞I/O：Redis使用異步非阻塞I/O模型來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。這意味著Redis可以在等待I/O操作完成時(shí)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，從而提高了整體的吞吐量和響應(yīng)速度。

Redis單機(jī)的QPS（每秒查詢率）性能取決于多個(gè)因素，包括Redis的版本、硬件配置、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)狀況以及業(yè)務(wù)操作的復(fù)雜性等。一般來(lái)說(shuō)，Redis單機(jī)版可以支持上萬(wàn)到幾萬(wàn)的QPS。然而，要達(dá)到10萬(wàn)以上的QPS，單機(jī)版Redis可能會(huì)面臨較大的壓力，這時(shí)通常需要考慮使用Redis集群或其他分布式架構(gòu)來(lái)分擔(dān)負(fù)載。

可以通過(guò) redis-benchmark 命令進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試：

redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -c 50 -n 10000

• -h：指定 Redis 服務(wù)器的地址，默認(rèn)是 127.0.0.1。
• -p：指定 Redis 服務(wù)器的端口，默認(rèn)是 6379。
• -c：并發(fā)連接數(shù)，即同時(shí)有多少個(gè)客戶端在進(jìn)行測(cè)試。
• -n：請(qǐng)求總數(shù)，即測(cè)試過(guò)程中總共要執(zhí)行多少個(gè)請(qǐng)求。

面試官：你剛剛提到Redis使用單線程模型，Redis真的是一個(gè)單線程應(yīng)用嗎？如果是請(qǐng)說(shuō)說(shuō)看為什么使用單線程模型？

從核心操作的角度看，Redis在執(zhí)行命令時(shí)確實(shí)使用單個(gè)線程進(jìn)行操作，包括接收客戶端請(qǐng)求、解析請(qǐng)求、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)等操作，以及返回結(jié)果給客戶端，這些過(guò)程都是由一個(gè)主線程來(lái)完成的。這也是Redis被稱為單線程數(shù)據(jù)庫(kù)的原因。

然而，從整體功能和實(shí)現(xiàn)的角度看，Redis并不是嚴(yán)格意義上的單線程。在Redis 6.0之前的版本中，雖然大部分操作是由主線程完成的，但也有一些后臺(tái)線程或子進(jìn)程在處理任務(wù)，如清理臟數(shù)據(jù)、生成快照、AOF重寫(xiě)等。這些后臺(tái)任務(wù)的存在是為了避免阻塞主線程，提高Redis的整體性能。

在Redis 6.0及以后的版本中，Redis引入了多線程模型來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)I/O的任務(wù)。這個(gè)多線程模型只用來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和協(xié)議解析，而執(zhí)行讀寫(xiě)命令的仍然是單線程。這種設(shè)計(jì)是為了充分利用服務(wù)器CPU的多核資源，提高Redis的網(wǎng)絡(luò)I/O性能。

因此，可以說(shuō)Redis在執(zhí)行命令時(shí)采用單線程模型，但從整體實(shí)現(xiàn)和功能角度來(lái)看，它并不是完全的單線程。

Redis通過(guò)結(jié)合單線程和多線程的優(yōu)勢(shì)，以及利用內(nèi)存和非阻塞I/O技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高性能和高效率。

在執(zhí)行命令時(shí)采用單線程模型的原因如下：

1. 避免過(guò)多的上下文切換開(kāi)銷(xiāo)

多線程調(diào)度過(guò)程中必然需要在 CPU 之間切換線程上下文 context，而上下文的切換又涉及程序計(jì)數(shù)器、堆棧指針和程序狀態(tài)字等一系列的寄存器置換、程序堆棧重置甚至是 CPU 高速緩存、TLB 快表的汰換，如果是進(jìn)程內(nèi)的多線程切換還好一些，因?yàn)閱我贿M(jìn)程內(nèi)多線程共享進(jìn)程地址空間，因此線程上下文比之進(jìn)程上下文要小得多，如果是跨進(jìn)程調(diào)度，則需要切換掉整個(gè)進(jìn)程地址空間。

如果是單線程則可以規(guī)避進(jìn)程內(nèi)頻繁的線程切換開(kāi)銷(xiāo)，因?yàn)槌绦蚴冀K運(yùn)行在進(jìn)程中單個(gè)線程內(nèi)，沒(méi)有多線程切換的場(chǎng)景。

2.避免同步機(jī)制的開(kāi)銷(xiāo)

如果 Redis 選擇多線程模型，又因?yàn)?Redis 是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，那么勢(shì)必涉及到底層數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題，則必然會(huì)引入某些同步機(jī)制，比如鎖，而我們知道 Redis 不僅僅提供了簡(jiǎn)單的 key-value 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還有 list、set 和 hash 等等其他豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)同步訪問(wèn)的加鎖粒度又不盡相同，可能會(huì)導(dǎo)致在操作數(shù)據(jù)過(guò)程中帶來(lái)很多加鎖解鎖的開(kāi)銷(xiāo)，增加程序復(fù)雜度的同時(shí)還會(huì)降低性能。

3. 簡(jiǎn)單可維護(hù)

Redis 的作者對(duì) Redis 的設(shè)計(jì)和代碼的初衷就是簡(jiǎn)潔可維護(hù)，而引入多線程必然會(huì)導(dǎo)致代碼的復(fù)雜度上升和可維護(hù)性下降。

首先多線程的引入會(huì)使得程序不再保持代碼邏輯上的串行性，代碼執(zhí)行的順序?qū)⒆兂刹豢深A(yù)測(cè)的，稍不注意就會(huì)導(dǎo)致程序出現(xiàn)各種并發(fā)編程的問(wèn)題；其次，多線程模式也使得程序調(diào)試更加復(fù)雜和麻煩。

如果 Redis 使用多線程模式，那么所有的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都必須實(shí)現(xiàn)成線程安全的，這無(wú)疑又使得 Redis 的實(shí)現(xiàn)變得更加復(fù)雜。

總而言之，Redis 在執(zhí)行命令這種主場(chǎng)景下選擇單線程可以說(shuō)是多方博弈之后的一種權(quán)衡：在保證足夠的性能表現(xiàn)之下，使用單線程保持代碼的簡(jiǎn)單和可維護(hù)性。

面試官：能不能詳細(xì)說(shuō)說(shuō)看Redis 6.0為什么引入了多線程？Redis的哪些地方用到了多線程？Redis多線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是怎樣的？

Redis 最初選擇單線程網(wǎng)絡(luò)模型的理由是：CPU 通常不會(huì)成為性能瓶頸，瓶頸往往是內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)，因此單線程足夠了?，F(xiàn)在 Redis 又要引入多線程是因?yàn)?Redis 的網(wǎng)絡(luò) I/O 瓶頸已經(jīng)越來(lái)越明顯了。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)所要處理的線上流量越來(lái)越大，Redis 的單線程模式會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)消耗很多 CPU 時(shí)間在網(wǎng)絡(luò) I/O 上從而降低吞吐量，要提升 Redis 的性能有兩個(gè)方向：

• 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò) I/O 模塊
• 提高機(jī)器內(nèi)存讀寫(xiě)的速度

后者依賴于硬件的發(fā)展，暫時(shí)無(wú)解。所以只能從前者下手，網(wǎng)絡(luò) I/O 的優(yōu)化又可以分為兩個(gè)方向：

• 零拷貝技術(shù)或者 DPDK 技術(shù)
• 利用多核優(yōu)勢(shì)

零拷貝技術(shù)有其局限性，無(wú)法完全適配 Redis 這一類(lèi)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò) I/O 場(chǎng)景。而 DPDK 技術(shù)通過(guò)旁路網(wǎng)卡 I/O 繞過(guò)內(nèi)核協(xié)議棧的方式又太過(guò)于復(fù)雜以及需要內(nèi)核甚至是硬件的支持。

因此，利用多核優(yōu)勢(shì)的多線程模型成為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò) I/O 性價(jià)比最高的方案。

在 Redis 6.0 中，多線程主要用來(lái)處理網(wǎng)絡(luò) IO 操作，命令解析和執(zhí)行仍然是單線程完成，這樣既可以發(fā)揮多核 CPU 的優(yōu)勢(shì)，又能避免鎖和上下文切換帶來(lái)的性能損耗。

接下來(lái)再說(shuō)說(shuō)看Redis的多線程實(shí)現(xiàn)機(jī)制：

(1) 主線程負(fù)責(zé)命令執(zhí)行：

Redis的主線程仍然負(fù)責(zé)處理客戶端命令的執(zhí)行，包括數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。

(2) 多線程處理網(wǎng)絡(luò)I/O：

• 在多線程I/O模型中，客戶端請(qǐng)求的讀取以及響應(yīng)的寫(xiě)入等網(wǎng)絡(luò)I/O操作被分發(fā)到多個(gè)工作線程中進(jìn)行處理。
• 這些工作線程只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)I/O的讀寫(xiě)和協(xié)議解析，不負(fù)責(zé)命令的具體執(zhí)行。

(3) 任務(wù)分發(fā)機(jī)制：

• Redis使用全局讀隊(duì)列（clients_pending_read）和全局寫(xiě)隊(duì)列（clients_pending_write）來(lái)存儲(chǔ)待處理的網(wǎng)絡(luò)I/O任務(wù)。
• 主線程負(fù)責(zé)將任務(wù)從全局隊(duì)列分發(fā)到每個(gè)線程對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中（io_threads_list）。
• 分發(fā)任務(wù)時(shí)，主線程采用輪詢（Round Robin）的方式，以確保任務(wù)能夠均勻分配到各個(gè)線程。

(4) 命令執(zhí)行流程：

• 當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，主線程負(fù)責(zé)接收請(qǐng)求并放入全局讀隊(duì)列。
• 主線程將任務(wù)分發(fā)到各個(gè)線程對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記。
• 子線程輪詢檢查自己的隊(duì)列是否有任務(wù)，如果有則處理網(wǎng)絡(luò)I/O讀寫(xiě)和協(xié)議解析。
• 解析完成后，子線程將解析結(jié)果返回給主線程。
• 主線程根據(jù)解析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的命令，并將結(jié)果放入全局寫(xiě)隊(duì)列。
• 主線程再將寫(xiě)任務(wù)分發(fā)到各個(gè)線程對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，子線程負(fù)責(zé)將結(jié)果寫(xiě)回給客戶端。

在Redis 6.0及以后的版本中，多線程默認(rèn)是禁用的。要啟用多線程，需要在redis.conf配置文件中設(shè)置io-threads-do-reads yes，并指定線程數(shù)（io-threads）。如果不設(shè)置線程數(shù)，多線程將不會(huì)生效。

關(guān)于線程數(shù)的設(shè)置，官方有一個(gè)建議：4核的機(jī)器建議設(shè)置為2或3個(gè)線程，8核的建議設(shè)置為6個(gè)線程，線程數(shù)一定要小于機(jī)器核數(shù)。還需要注意的是，線程數(shù)并不是越大越好，官方認(rèn)為超過(guò)了8個(gè)基本就沒(méi)什么意義了。

實(shí)際上如果開(kāi)啟多線程，至少要4核的機(jī)器，且Redis實(shí)例已經(jīng)占用相當(dāng)大的CPU耗時(shí)的時(shí)候才建議采用，否則使用多線程沒(méi)有意義。所以估計(jì)80%的公司業(yè)務(wù)在不開(kāi)啟多線程的情況下也能正常支撐。

綜上所述，Redis多線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)I/O操作分發(fā)到多個(gè)工作線程中進(jìn)行處理，而命令的執(zhí)行仍然由單線程完成。這種設(shè)計(jì)既充分利用了多核CPU的性能，又避免了多線程切換和共享資源競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。