Eine kurze Analyse, warum Redis schnell ist? Wo bist du bald?

Warum ist Redis schnell? Wo ist Redis? Der folgende Artikel hilft Ihnen bei der Analyse der Gründe, warum Redis so schnell ist. Ich hoffe, er wird Ihnen hilfreich sein!

Redis ist eine NoSQL-Datenbank, die auf Schlüssel-Wert-Paaren basiert. Der Wert von Redis kann aus verschiedenen Datenstrukturen und Algorithmen wie String, Hash, Liste, Set, Zset, Bitmaps, HyperLogLog usw. bestehen. Redis bietet außerdem Schlüsselablauf, Veröffentlichung und Abonnement, Transaktionen, Lua-Skripte, Sentinels, Cluster und andere Funktionen. [Verwandte Empfehlungen: Redis-Video-Tutorial]

Redis führt Befehle sehr schnell aus und kann laut offizieller Leistung 10 W + QPS erreichen. In diesem Artikel wird daher hauptsächlich vorgestellt, wo Redis schnell ist:

1. Entwicklungssprache

Jetzt verwenden wir alle Hochsprachen für die Programmierung, wie Java, Python usw. Sie denken vielleicht, dass die C-Sprache sehr alt ist, aber sie ist wirklich nützlich. Schließlich ist das Unix-System in C implementiert, sodass die C-Sprache dem Betriebssystem sehr nahe kommt. Redis wurde in der Sprache C entwickelt, sodass die Ausführung schneller erfolgt.

Wenn College-Studenten außerdem C gut lernen, wird es Ihnen helfen, Computer-Betriebssysteme besser zu verstehen. Denken Sie nicht, dass Sie nach dem Erlernen einer Hochsprache nicht auf die unterste Schicht achten müssen. Die Schulden, die Sie schulden, müssen immer zurückgezahlt werden. Hier ist ein Buch, das schwieriger zu empfehlen ist: „In-Depth Understanding of Computing Systems“.

2. Reiner Speicherzugriff

Redis legt alle Daten im Speicher ab. Es ist nicht erforderlich, Daten von der Festplatte zu lesen, 0 IO-Zeiten. Die Speicherreaktionszeit beträgt etwa 100 Nanosekunden, was eine wichtige Grundlage für die hohe Geschwindigkeit von Redis darstellt. Werfen wir zunächst einen Blick auf die Geschwindigkeit der CPU:

Nehmen wir als Beispiel meinen Computer. Die Hauptfrequenz beträgt 3,1 G, was bedeutet, dass er 3,1 * 10 ^ 9 Anweisungen pro Sekunde ausführen kann. Die CPU sieht die Welt also sehr, sehr langsam, der Speicher ist hundertmal langsamer als sie und die Festplatte ist eine Million Mal langsamer als sie. Glauben Sie, dass sie schneller ist oder nicht?

Ich habe mir ein Bild aus „In-Depth Understanding of Computer Systems“ ausgeliehen, das eine typische Speicherhierarchie zeigt. Auf der L0-Ebene kann die CPU in mehreren Taktzyklen erneuert werden In CPU-Taktzyklen und dann im DRAM-basierten Hauptspeicher kann in Dutzenden bis Hunderten von Taktzyklen darauf zugegriffen werden.

3. Einzelner Thread

Erstens vereinfacht ein einzelner Thread die Implementierung von Algorithmen. Es ist nicht nur schwierig, gleichzeitige Datenstrukturen zu implementieren, sondern auch mühsam zu testen. Zweitens vermeidet ein einzelner Thread den Verbrauch, der durch Thread-Wechsel und Sperren und Freigeben von Sperren verursacht wird. Bei der serverseitigen Entwicklung sind Sperren und Thread-Wechsel normalerweise Leistungskiller. Natürlich hat Single-Threading auch seine Nachteile, was auch der Albtraum von Redis ist: das Blockieren. Wenn die Ausführung eines Befehls zu lange dauert, werden andere Befehle blockiert, was für Redis sehr schwerwiegend ist. Daher ist Redis eine Datenbank für schnelle Ausführungsszenarien.

Neben Redis ist auch Node.js Single-Threaded und Nginx ist ebenfalls Single-Threaded, aber beides sind Modelle von Hochleistungsservern.

4. Nicht blockierender Mehrkanal-I/O-Multiplexmechanismus

Lassen Sie uns vorher darüber sprechen, wie herkömmliche blockierende I/O funktioniert: bei Verwendung von Lese- oder Schreibzugriff auf einen bestimmten Dateideskriptor (Dateideskriptor FD) Wenn beim Lesen und Schreiben keine Daten empfangen werden, wird der Thread angehalten, bis die Daten empfangen werden.

Obwohl das Blockierungsmodell leicht zu verstehen ist, wird es nicht verwendet, wenn mehrere Client-Aufgaben verarbeitet werden müssen.

I/O-Multiplexing bedeutet eigentlich, dass die Verwaltung mehrerer Verbindungen im selben Prozess erfolgen kann. Multichannel bezieht sich auf Netzwerkverbindungen, Multiplexing ist genau derselbe Thread. Bei Netzwerkdiensten besteht die Aufgabe des E/A-Multiplexings darin, den Geschäftscode über mehrere Verbindungsereignisse gleichzeitig zu informieren. Die Verarbeitungsmethode wird durch den Geschäftscode bestimmt.

Im I/O-Multiplexing-Modell ist der wichtigste Funktionsaufruf die I/O-Multiplexing-Funktion. Diese Methode kann das gleichzeitige Lesen und Schreiben mehrerer Dateideskriptoren (fd) überwachen gelesen/geschrieben werden kann, gibt diese Methode die Anzahl der lesbaren/schreibbaren fds zurück.

Redis verwendet Epoll als Implementierung der E/A-Multiplexing-Technologie, und das eigene Ereignisverarbeitungsmodell von Redis wandelt das Lesen, Schreiben, Schließen usw. von Epoll in Ereignisse um, sodass keine Verschwendung von Netzwerk-E/A zu viel Zeit entsteht . Realisieren Sie die Überwachung mehrerer FD-Lese- und Schreibvorgänge, um die Leistung zu verbessern.

Lassen Sie uns ein anschauliches Beispiel geben. Ein TCP-Server verwaltet beispielsweise 20 Client-Sockets.

Plan A: Sequentielle Verarbeitung. Wenn der erste Socket aufgrund der Netzwerkkarte langsam Daten liest, wird nach der Blockierung alles durcheinander gebracht.

Plan B: Erstellen Sie einen Klon-Unterprozess, um jede Socket-Anfrage zu verarbeiten. Ganz zu schweigen davon, dass jeder Prozess viele Systemressourcen verbraucht und der Prozesswechsel allein ausreicht, um das Betriebssystem zu ermüden.

C-Schema (E/A-Multiplexmodell, epoll): Registrieren Sie den fd, der dem Benutzer-Socket entspricht, in epoll (tatsächlich wird zwischen dem Server und dem Betriebssystem nicht der fd des Sockets, sondern die Datenstruktur von fd_set übergeben). , und dann nur epoll Sagen Sie, welche Sockets gelesen/geschrieben werden müssen, und müssen sich nur mit den aktiven und sich ändernden Sockets fd befassen.

Auf diese Weise wird der gesamte Prozess nur blockiert, wenn Epoll aufgerufen wird, und das Senden und Empfangen von Kundennachrichten wird nicht blockiert.

Weitere Kenntnisse zum Thema Programmierung finden Sie unter: Einführung in die Programmierung! !

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEine kurze Analyse, warum Redis schnell ist? Wo bist du bald?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!