Redis는 단일 스레드인가요, 아니면 다중 스레드인가요?

Redis 4.0 이전에는 단일 스레드에서 실행되었지만 Redis 4.0 이후에는 멀티스레딩을 지원하기 시작했습니다. Redis 4.0 이전에 단일 스레드가 사용된 이유: 1. 단일 스레드 모드는 개발 및 디버깅에 편리합니다. 2. Redis는 내부적으로 epoll 기반 다중화를 사용합니다. 3. Redis의 주요 성능 병목 현상은 메모리 또는 네트워크 대역폭입니다.

(동영상 공유 학습: redis 동영상 튜토리얼)

Redis의 버전마다 다릅니다. Redis 4.0 이전에는 Redis가 단일 스레드에서 실행되었지만 단일 스레드가 Nginx 및 Nodejs처럼 효율성이 낮다는 의미는 아닙니다. 또한 단일 스레드 프로그램이지만 효율성이 낮지는 않습니다.

이유는 Redis가 메모리를 기반으로 하기 때문입니다. 병목 현상은 CPU가 아닌 머신의 메모리와 네트워크 대역폭에 있기 때문입니다. CPU가 병목 현상에 도달하기 전에 머신 메모리가 가득 차거나 대역폭이 병목 현상에 도달할 수 있습니다. 따라서 CPU가 주된 이유는 아니기 때문에 당연히 싱글스레딩을 사용하게 되는데, 게다가 멀티스레딩을 사용하는 것이 더 번거롭습니다.

그런데 Redis 4.0부터 백그라운드 삭제, 기타 기능 등 멀티스레딩을 지원하기 시작했습니다.

간단히 말하면 Redis는 다음 세 가지 이유로 4.0 이전에 단일 스레드 모드를 사용했습니다.

• 단일 스레드 모드에서 Redis를 사용하면 단일 스레드 모드가 개발 및 디버깅에 편리하기 때문에 개발 및 유지 관리가 더 간단합니다.

• 단일 스레드 모델을 사용하더라도 Redis가 내부적으로 epoll 기반 멀티플렉싱을 사용하기 때문에 여러 클라이언트 요청을 동시에 처리할 수 있습니다.

• Redis의 경우 주요 성능 병목 현상은 CPU가 아닌 메모리나 네트워크 대역폭입니다.

그러나 Redis는 버전 4.0 이상에서 지연 삭제(비동기 삭제라고도 함)를 도입했습니다. 즉, 비동기식 방법을 사용하여 Redis에서 데이터를 삭제할 수 있습니다. 예:

• unlink 키: del 키와 유사 , 지정된 키를 삭제합니다. 키가 존재하지 않으면 해당 키를 건너뜁니다. 그러나 del은 차단을 일으키고 unlink 명령은 다른 스레드에서 메모리를 재활용합니다. 즉, 비차단입니다 [http://www.redis.cn/commands/unlink.html]

• flushdb async: 데이터베이스 [http://www.redis.cn/commands/flushdb.html]의 현재 모든 데이터를 삭제합니다.

• flushall async: 데이터베이스의 모든 데이터를 삭제합니다 [http://www.redis.cn/ 명령/flushall.html].

이 처리의 장점은 Redis의 메인 스레드가 중단되지 않고 이러한 작업이 실행을 위해 백그라운드 스레드로 넘겨진다는 것입니다.

【del 명령어를 사용하면 일반적으로 데이터를 빠르게 삭제할 수 있지만 삭제된 키가 매우 큰 개체인 경우, 예를 들어 수천 개의 요소가 포함된 해시 세트를 삭제하는 경우 del 명령어를 사용하면 Redis 메인 스레드가 정지됩니다. , 따라서 지연 삭제를 사용하면 Redis 정지 문제를 효과적으로 피할 수 있습니다. 】

테스트 포인트 분석:

Redis 스레드 모델(싱글 스레드 또는 멀티 스레드)에 대한 질문은 Redis에 관해 꼭 물어봐야 할 질문 중 하나이지만 잘 대답하는 사람은 많지 않습니다. 그들은 Redis가 싱글 스레딩이라는 점만 대답할 수 있고 싱글 스레딩의 많은 이점에 대해 언급했지만 Redis4.0과 Redis6.0, 특히 Redis6의 멀티 스레딩 기능에 대해 정확하게 대답할 수 있는 사람은 거의 없습니다. .0. 싱글 스레딩과 멀티 스레딩 관련 지식과 관련하여 다음과 같은 인터뷰 질문도 있습니다.

1. Redis 메인 스레드는 단일 스레드인데 왜 이렇게 빠른가요?

2. Redis에 IO 멀티플렉싱을 도입하시겠습니까?

3. Redis6.0에 멀티스레딩을 도입하시겠습니까?

1. Redis는 왜 이렇게 빠른가요?

이유는 다음과 같습니다.

a. 메모리 기반 작업: Redis의 모든 데이터는 메모리에 저장되므로 모든 작업이 메모리 수준에서 수행되므로 성능이 상대적으로 높습니다.

b. 간단한 데이터 구조: Redis의 데이터 구조는 상대적으로 간단하며 이러한 간단한 데이터 구조의 검색 및 작업에 대한 시간 복잡도는 O(1)입니다.

c. 멀티플렉싱 및 비차단 IO: Redis는 IO 멀티플렉싱 기능을 사용하여 여러 소켓 연결이 있는 클라이언트를 모니터링하므로 하나의 스레드를 사용하여 여러 상황을 처리할 수 있으므로 스레드 전환 오버헤드로 인해 발생하는 문제도 줄어듭니다. IO 차단 작업을 방지하여 Redis의 성능을 크게 향상시킵니다.

d. 컨텍스트 전환 방지: 단일 스레드 모델이기 때문에 불필요한 컨텍스트 전환 및 다중 스레드 경쟁이 방지됩니다. 이는 다중 스레드 전환으로 인한 시간 및 성능 오버헤드를 절약합니다. 교착상태 문제가 발생합니다.

공식 벤치마크 테스트 결과에 따르면 단일 스레드 Redis는 10W/S의 처리량을 달성할 수 있습니다.

2.IO 멀티플렉싱이란 무엇인가요?

소켓의 읽기 및 쓰기 메서드는 기본적으로 차단됩니다. 예를 들어 읽기 작업 읽기 메서드가 호출되면 버퍼에 데이터가 없으면 버퍼에 데이터가 있을 때까지 스레드가 여기에 갇히게 됩니다. 그렇지 않으면 연결이 닫힙니다. 읽기 메서드가 반환되고 스레드는 계속해서 다른 작업을 처리할 수 있습니다.

그러나 이는 분명히 프로그램의 실행 효율성을 감소시키며 Redis는 비차단 IO를 사용합니다. 즉, IO 읽기 및 쓰기 프로세스가 더 이상 차단되지 않고 읽기 및 쓰기 방법이 완료되어 즉시 반환됩니다. IO 작업을 수행하기 위해 읽을 수 있는 만큼 읽고 쓸 수 있는 만큼 쓰는 전략을 사용합니다. 이는 분명히 우리의 성능 추구에 더 부합합니다.

그러나 이러한 종류의 비차단 IO에도 문제가 있습니다. 즉, 읽기 작업을 수행할 때 데이터의 일부만 읽을 수 있다는 것입니다. 데이터 쓰기의 경우에도 마찬가지입니다. 데이터가 아직 기록되지 않았으므로 언제 유효한 데이터가 기록될 것인지가 문제가 됩니다.

IO 다중화는 위의 문제를 해결합니다. IO 다중화를 사용하는 가장 간단한 방법은 선택 기능을 사용하는 것입니다. 이 함수는 운영 체제에서 사용자 프로그램에 제공하는 API 인터페이스이며 다중 읽기 및 쓰기 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다. 파일 설명자의 읽기 및 쓰기 이벤트를 모니터링할 수 있도록 합니다. 해당 시간을 모니터링하면 스레드에 해당 업무를 처리하도록 알릴 수 있어 Redis 읽기 및 쓰기 기능이 정상적으로 실행되도록 보장할 수 있습니다.

【단, 현재 운영체제에서는 기본적으로 select 함수가 적용되지 않고 대신 epoll 함수(Linux)가 호출됩니다. 파일 설명자가 매우 나쁩니다. 】

3. Redis6.0의 멀티스레딩?

단일 스레드 Redis의 장점은 Redis 내부 구현의 책임을 줄일 뿐만 아니라 모든 작업을 잠금 없이 수행할 수 있으며 교착 상태 및 스레드 전환으로 인한 성능 및 시간 지연이 없습니다. .소비; 그러나 단점도 분명합니다. 단일 스레드 메커니즘은 Redis의 QPS(초당 쿼리, 초당 쿼리)를 효과적으로 개선하기 어렵습니다(충분히 빠르지만 결국 사람들은 여전히 ​​더 높은 목표를 추구해야 합니다).

Redis는 버전 4.0에서 멀티스레딩을 도입했지만 이 버전의 멀티스레딩은 대용량 데이터의 비동기 삭제에만 사용할 수 있으며 삭제되지 않는 작업에는 큰 의미가 없습니다.

Redis 멀티스레딩을 사용하면 Redis의 동기식 읽기 및 쓰기 IO에 대한 부담을 공유하고 멀티 코어 CPU 리소스를 최대한 활용하며 Redis의 QPS를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. Redis는 IO 다중화를 사용하고 Non-Blocking IO 기반으로 작동하지만 IO 자체를 읽고 쓰는 것은 Blocking입니다. 예를 들어 소켓에 데이터가 있으면 Redis는 먼저 커널 공간에서 사용자 공간으로 데이터를 복사한 다음 관련 작업을 수행합니다. 그러나 이 복사 프로세스는 차단되고 데이터 양이 더 많아지면 복사에 필요한 시간은 증가하며 이러한 작업은 단일 스레드를 기반으로 완료됩니다.

따라서 IO 읽기 및 쓰기 성능을 향상시키기 위해 멀티 스레딩 기능이 Redis6.0에 추가되었습니다. 주요 구현 아이디어는 실행을 위해 메인 스레드의 IO 읽기 및 쓰기 작업을 독립 스레드 그룹으로 분할하는 것입니다. , 여러 소켓의 읽기 및 쓰기를 병렬화할 수 있지만 Redis 명령은 여전히 ​​기본 스레드에 의해 직렬로 실행됩니다.

참고: Redis 6.0은 기본적으로 멀티스레딩을 비활성화하지만 구성 파일 redis.conf에서 io-threads-do-reads를 true로 설정하여 활성화할 수 있습니다. 하지만 그것만으로는 충분하지 않습니다. 또한 멀티스레딩 기능을 올바르게 활성화하려면 스레드 수를 설정해야 합니다. 즉, 4개의 스레드를 여는 것을 의미하는 io-threads 4를 설정하는 등 Redis 구성도 수정해야 합니다.

【스레드 수 설정에 관해 공식적인 권장 사항은 4코어 CPU인 경우 스레드 수를 2 또는 3으로 설정하고 8코어 CPU인 경우 스레드 수를 2 또는 3으로 설정하는 것입니다. 즉, 스레드 수는 머신보다 작아야 합니다. CPU 코어 수와 스레드 수가 반드시 더 좋은 것은 아닙니다. ]

Redis 성능과 관련하여 Redis 작성자는 2019 RedisConf 컨퍼런스에서 Redis 6.0에 도입된 멀티 스레드 IO 기능이 성능이 최소 두 배 이상 향상되었다고 언급했습니다. 중국인들은 알리바바 클라우드에서 4스레드 레디스 버전과 싱글 쓰레드 레디스를 이용해 비교 테스트도 진행했는데, 테스트 결과가 레디스 작성자의 말과 일치하고 기본적으로 성능이 2배 이상 향상될 수 있다는 사실을 발견했다.

요약:

이 기사에서는 Redis가 4.0 이전의 단일 스레드에서 여전히 빠른 이유를 소개합니다. 즉, 메모리 작업, 간단한 데이터 구조, IO 멀티플렉싱 및 비차단 IO를 기반으로 불필요한 스레드 컨텍스트 전환을 방지합니다. 그리고 Redis 4.0에서는 멀티스레딩을 지원하기 시작했는데, 이는 링크 해제 키, flashdb async, flashall async 등과 같은 빅 데이터의 비동기 삭제에 주로 반영됩니다. Redis 6.0의 멀티스레딩은 IO 읽기 및 쓰기의 동시성 기능을 향상시켜 Redis의 성능을 더욱 향상시킵니다.

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위 내용은 Redis는 단일 스레드인가요, 아니면 다중 스레드인가요?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!