Redis 높은 동시성 처리 소개

Redis의 동시성과 속도가 높은 이유

1.Redis는 메모리를 기반으로 하며 메모리 읽기 및 쓰기 속도가 매우 빠릅니다.

2.Redis는 단일 스레드이므로 많은 컨텍스트 전환 스레드 시간

3.Redis는 다중화 기술을 사용하며 동시 연결을 처리할 수 있습니다. 비차단 IO의 내부 구현에서는 epoll+ 자체에 의해 구현된 간단한 이벤트 프레임워크를 사용하는 epoll을 사용합니다. epoll의 읽기, 쓰기, 닫기 및 연결은 모두 이벤트로 변환되며 epoll의 멀티플렉싱 기능을 사용하여 io에서 시간을 낭비하지 않습니다.

다음은 단일 스레드 설계와 IO 다중화 코어 설계가 빠른 이유에 중점을 둡니다

Redis가 단일 스레드인 이유

1. 공식 답변

Redis는 메모리 기반 작업이기 때문에 CPU는 Redis가 아닙니다. Redis의 병목 현상은 시스템 메모리 크기나 네트워크 대역폭으로 인해 발생할 가능성이 높습니다. 싱글 스레딩은 구현하기 쉽고 CPU에 병목 현상이 발생하지 않으므로 싱글 스레딩 솔루션을 채택하는 것이 논리적입니다.

2. 성능 지표

Redis의 성능에 대해서는 공식 웹사이트에도 나와 있습니다. 일반 노트북에서는 초당 수십만 건의 요청을 쉽게 처리할 수 있습니다.

3. 자세한 이유

1) 다양한 잠금의 성능 소모가 필요하지 않습니다

Redis의 데이터 구조는 모두 단순한 Key-Value가 아니라 목록 및 해시와 같은 복잡한 구조일 수도 있습니다. . 긴 목록 끝에 요소를 추가하거나 해시에서 개체를 추가하거나 삭제하는 등의 세분화된 작업입니다. 이러한 작업에는 많은 잠금을 추가해야 하므로 동기화 오버헤드가 크게 증가할 수 있습니다.

간단히 말하면, 단일 스레드의 경우 다양한 잠금 문제를 고려할 필요가 없으며 잠금 작업 및 교착 상태 발생으로 인한 성능 소모도 없습니다.

2) 단일 스레드 다중 프로세스 클러스터 솔루션

단일 스레드의 성능은 실제로 매우 강력하며, 각 코어의 효율성도 매우 높습니다. 멀티 스레드는 당연히 단일 스레드보다 성능 한계가 더 높을 수 있습니다. 그러나 오늘날의 컴퓨팅 환경에서는 단일 머신 멀티 스레딩의 상한선조차도 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 많습니다. 더 탐구해야 할 것은 멀티 스레딩 기술을 아직 사용할 수 없는 다중 서버 클러스터링 솔루션입니다.

그래서 단일 스레드, 다중 프로세스 클러스터는 세련된 솔루션입니다.

3) CPU 소모

싱글 스레드를 사용하여 불필요한 컨텍스트 전환 및 경쟁 조건을 피하고, 멀티 프로세스나 멀티 스레딩으로 인한 전환으로 인한 CPU 소모가 없습니다.

하지만 CPU가 Redis의 병목 현상을 일으키거나 서버의 다른 CPU 코어가 유휴 상태가 되는 것을 원하지 않는다면 어떻게 해야 할까요?

Redis 프로세스를 여러 개 더 시작하는 것을 고려할 수 있습니다. Redis는 관계형 데이터베이스가 아닌 키-값 데이터베이스이며 데이터 간에 제약이 없습니다. 클라이언트가 어떤 Redis 프로세스에 어떤 키가 배치되는지 구별하는 한 괜찮습니다.

IO 멀티플렉싱 기술

Redis는 네트워크 IO 멀티플렉싱 기술을 사용하여 여러 연결이 있을 때 시스템의 높은 처리량을 보장합니다.

다중 채널 - 다중 소켓 연결을 의미하고, 재사용 - 하나의 스레드를 재사용하는 것을 의미합니다. 다중화 기술에는 select, poll, epoll의 세 가지 주요 기술이 있습니다. epoll은 최신 및 최고의 다중화 기술입니다.

여기서 "다중"은 여러 네트워크 연결을 의미하고 "재사용"은 동일한 스레드를 재사용하는 것을 의미합니다. 다중 채널 I/O 다중화 기술을 사용하면 단일 스레드가 여러 연결 요청을 효율적으로 처리할 수 있으며(네트워크 IO의 시간 소비 최소화) Redis는 메모리에서 데이터를 매우 빠르게 작동합니다(여기서 메모리 내 작업은 문제가 되지 않습니다). ). 성능 병목 현상), 위의 두 가지 점은 주로 Redis의 높은 처리량에 기여합니다.

Redis 높은 동시성에 대한 간략한 요약1. Redis는 일반적으로 간단한 액세스 작업에 많은 시간이 소요되는 순수 메모리 데이터베이스입니다. IO이므로 읽기 Fetch 속도가 빠릅니다.

2. IO에 대해 다시 이야기해 보겠습니다. Redis는 단일 스레드를 사용하여 설명자를 폴링하고 데이터베이스 열기, 닫기, 읽기 및 쓰기를 이벤트로 변환하여 스레드 수를 줄입니다. . 전환 중 컨텍스트 전환 및 경쟁.

3. Redis는 단일 스레드 모델을 채택하여 각 작업의 원자성을 보장하고 스레드 컨텍스트 전환 및 경쟁을 줄입니다.

4. 또한 데이터 구조도 많은 도움이 됩니다. Redis는 프로세스 전반에 걸쳐 해시 구조를 사용하므로 읽기 속도가 빠릅니다. 짧은 데이터를 압축하는 압축 테이블과 같은 데이터 저장을 최적화하는 몇 가지 특수 데이터 구조도 있습니다. 또 다른 예로 스토리지는 읽기 속도를 높이기 위해 정렬된 데이터 구조를 사용하여 테이블을 건너뛰는 것입니다.

5. 또 다른 점은 Redis가 자체 이벤트 구분 기호를 사용한다는 것인데, 이는 내부적으로 비차단 실행 방법을 사용하고 상대적으로 큰 처리량을 가지고 있습니다.

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