Redis的单线程模型、为什么redis单线程模型却可以支持高并发_redis单线程模型、原子性、事务性,能处理高并发下的业务

1、单线程模型

      redis 内部使用文件事件处理器，这个文件事件处理器是单线程的，所以才称redis是单线程的。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket，将产生事件的 socket 压入内存队列中，事件分派器根据 socket 上的事件类型来选择对应的事件处理器进行处理。

      文件事件处理器的结构包含 4 个部分：

• 多个 socket
• IO 多路复用程序
• 文件事件分派器
• 事件处理器（连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器）

 

2、几个概念

（1）文件事件

      a、含义

      是对套接字操作的抽象， 每当一个套接字准备好执行连接应答（accept）、写入、读取、关闭等操作时， 就会产生一个相应的文件事件。也即文件事件是对套接字操作的映射，套接字的不同操作可产生对应的文件事件。

      b、种类

            AE_READABLE事件：当socket变得可读时(比如客户端对Redis执行write操作或者close操作),或者有新的可以应答的socket出现时(客户端对Redis执行connect操作),socket就会产生一个"AE_READABLE"事件

            AE_WRITABLE事件：当socket变得可写的时候(客户端对Redis执行read操作),socket就会产生一个"AE_WRITABLE"事件

（2）IO 多路复用程序：用来监听多个socket是否产生了事件，并把产生了事件的socket放入到内存队列中

（3）文件事件分派器：依次从内存队列中取socket，然后根据socket产生的文件事件类型，把该事件交付给相应的事件处理器来执行和处理

（4）事件处理器：连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器

 

3、客户端与Redis通信的一次流程

（1）在Redis启动及初始化的时候，Redis预先将连接应答处理器跟"AE_READABLE"事件关联起来。接着如果一个客户端向Redis发起连接，此时server socket 就会产生一个"AE_READABLE"事件，IO 多路复用程序监听到 server socket 产生的事件后，将该 socket 压入队列中。文件事件分派器从队列中获取 socket，交给连接应答处理器，由连接应答处理器来处理从而与客户端建立连接，并创建客户端对应的socket，同时将这个socket的"AE_READABLE"事件跟命令请求处理器关联起来

（2）当客户端向Redis发起请求的时候(不管是读请求还是写请求,都一样)，首先就会在之前创建的客户端对应的socket上产生一个"AE_READABLE"事件，然后IO多路复用程序会监听到在之前创建的客户端对应的socket上产生了一个"AE_READABLE"事件,接着把这个socket放入一个队列中排队，然后由文件事件分派器从队列中获取socket交给对应的命令请求处理器来处理(因为之前在Redis启动并进行初始化的时候就已经预先将"AE_READABLE"事件跟命令请求处理器关联起来了)。之后命令请求处理器就会从之前创建的客户端对应的socket中读取请求相关的数据，然后在自己的内存中进行执行和处理

（3）当客户端请求处理完成后，Redis这边也准备好了给客户端的响应数据之后，就会(预先)将socket的"AE_WRITABLE"事件跟命令回复处理器关联起来，当客户端这边准备好读取响应数据时，就会在之前创建的客户端对应的socket上产生“AE_WRITABLE”事件，然后IO多路复用程序会监听到在之前创建的客户端对应的socket上产生了一个"AE_WRITABLE"事件，接着把这个socket放入一个队列中排队，然后由文件事件分派器从队列中获取socket交给对应的命令回复处理器来处理(因为之前在Redis这边准备好给客户端的响应数据之后就已经预先将"AE_WRITABLE"事件跟命令回复处理器关联起来了)，之后命令回复处理器就会向之前创建的客户端对应的socket输出/写入准备好的响应数据，最终返回给客户端,供客户端来读取

（4）当命令回复处理器将准备好的响应数据写完之后，就会删除之前创建的客户端对应的socket上的"AE_WRITABLE"事件和命令回复处理器的关联关系

4、支持高并发

• 纯内存操作。
• 核心是基于非阻塞的 IO 多路复用机制。
• C 语言实现，一般来说，C 语言实现的程序“距离”操作系统更近，执行速度相对会更快。
• 单线程反而避免了多线程的频繁上下文切换问题，预防了多线程可能产生的竞争问题。
• Redis为了高效的处理客户端的事件，并没有将持久化文件放在主线程里面进行处理，而是Redis在适当的时机fork子进程来异步的处理这种任务，Redis会fork子进程进行处理持久化文件操作（将数据写到RDB 文件中）。Redis还有一组异步任务处理线程，用于处理不需要主线程同步处理的工作，即处理一些低级别的事件（AOF文件重写）。

参考：

（1）https://blog.csdn.net/qq_38601777/article/details/91325622

（2）https://blog.csdn.net/y277an/article/details/98342442?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2

（3）https://blog.csdn.net/xp_xpxp/article/details/100999825