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== “Redis 是不是单线程” ==
“Redis 是不是单线程”是最最最常问的一个问题，不能简而言之地用“是”或“不是”来描述。

=== Redis 是单线程的吗？ ===
'''执行 Redis 命令的核心模块是单线程的'''，而不是整个 Redis 实例就一个线程，Redis 其他模块还有各自模块的线程的。

=== 什么是“单线程模型”？===
“Redis 是单线程模型”指的是：
<pre>
Redis 客户端对服务端的每次调用都经历了：“发送命令”，“执行命令”，“返回结果”三个过程。

其中“执行命令”阶段，由于 Redis 是单线程来处理命令的：
   所有到达服务端的命令都不会立刻执行，所有的命令都会进入一个队列中，然后逐个执行，并且多个客户端发送的命令的执行顺序是不确定的，但是可以确定的是不会有两条命令被同时执行，不会产生并发问题。
</pre>
这就是 Redis 的单线程基本模型。

=== Redis “单线程”到底指什么？ ===
<pre>
Redis 服务器通过 socket（套接字）与客户端或其他 Redis 服务器进行连接，而“文件事件”就是“服务器对 socket 操作的抽象”。服务器与客户端或其他服务器的通信会产生相应的文件事件，而服务器通过监听并处理这些事件来完成一系列网络通信操作。
</pre>

Redis 基于“Reactor模式”开发了“网络事件处理器”，这个处理器被称为“'''文件事件处理器'''”：
:: 文件事件处理器使用 '''I/O 多路复用'''程序来同时监听多个 socket，并根据 socket 目前执行的任务来为 socket 关联不同的事件处理器。当被监听的 socket 准备好执行连接应答、读取、写入、关闭等操作时，与操作相对应的文件事件就会产生，这时文件事件处理器就会调用 socket 之前已关联好的事件处理器来处理这些事件。


“文件事件处理器”的组成结构为4部分：
# 多个套接字、
# IO多路复用程序、
# 文件事件分派器、
# 事件处理器。

结构如下：
: [[File:Redis：“文件事件处理器结构”.png|800px]]


综上所述，“单线程”指的是：“文件事件处理器”分派器队列的消费是单线程的。正因为如此，所以 Redis 才叫单线程模型。

=== 什么是“I/O多路复用”技术？ ===
Redis 采用网络 I/O 多路复用技术，来保证在多连接的时候系统的高吞吐量。

<pre>
关于 I/O 多路复用（又被称为“事件驱动”），首先要理解的是：
   操作系统为你提供了一个功能，当你的某个 socket 可读或者可写的时候，它可以给你一个通知。这样当配合非阻塞的 socket 使用时，只有当系统通知我哪个'''描述符'''可读了，我才去执行 read 操作，可以保证每次 read 都能读到有效数据而不做纯返回 -1 和 EAGAIN 的无用功，写操作类似。

   操作系统的这个功能是通过 select / poll / epoll / kqueue 之类的“系统调用函数”来实现，这些函数都可以同时监视多个描述符的读写就绪状况，这样，【多个描述符的 I/O 操作都能在一个线程内并发交替地顺序完成，这就叫 I/O 多路复用。】
</pre>
简而言之，“I/O多路复用”就是'''复用一个线程来完成多路（多个socket）的 I/O 请求'''。
* 多路：指的是多个 socket 连接，
* 复用：指的是复用同一个 Redis 处理线程。
* 多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。
** epoll 是最新的也是目前最好的多路复用技术。

: [[File:Redis：“IO多路复用”技术.png|800px]]


采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求（尽量减少网络 I/O 的时间消耗），且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快，也就是说内存内的操作不会成为影响 Redis 性能的瓶颈，基于这两点 Redis 具有很高的吞吐量。

== “Redis”为什么使用单线程 ==
Redis 利用队列技术将并发访问变为串行访问，消除了传统数据库串行控制的开销。

=== 为什么使用单线程？ ===
官方答案：
: 因为 Redis 是基于内存的操作，'''CPU 不是 Redis 的瓶颈'''，Redis 的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。


具体来讲：
# 单线程避免了不必要的：上下文切换（切换线程导致的 CPU 消耗）和竞争条件（对资源加锁，请求等待锁）；
# 单线程多进程的集群方案，相比于单机多线程更加有效；

=== 为什么不采用多进程或多线程处理？ ===
# 多线程处理可能涉及到锁。
# 多线程处理会涉及到线程切换而消耗 CPU。

=== 单线程处理的缺点？ ===
# 耗时的命令会导致并发的下降，不只是读并发，写并发也会下降。
# 无法发挥多核 CPU 性能。
#* 不过可以通过'''在单机开多个 Redis 实例'''来完善。

=== Redis 不存在线程安全问题？ ===
Redis 采用了'''线程封闭'''的方式，把任务封闭在一个线程，自然避免了线程安全问题。

不过对于需要依赖多个 Redis 操作（即多个 Redis 操作命令）的复合操作来说，依然需要锁，而且有可能是'''分布式锁'''。【？？？】


== Redis 为什么快？ ==
Redis 的高并发和快速原因：
# '''基于内存'''，内存的读写速度非常快。
# '''单线程'''，避免了不必要的上下文切换（多进程切换消耗CPU）和竞争条件（多线程竞争资源需要加锁等待锁）。
# '''多路复用技术'''，可以处理并发的连接。
#* 非阻塞 IO 的实现采用 '''epoll'''：epoll 中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用 epoll 的多路复用特性，减少网络 I/O 的时间消耗。


另外：
# '''数据结构简单'''，对数据操作也简单，Redis 中的数据结构是专门进行设计的。
# Redis 直接自己构建了 '''VM 机制''' ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求；

== Redis 不仅仅是单线程 ==
如上所述，一般来说 Redis 的瓶颈并不在 CPU，而在内存和网络。如果要使用 CPU 多核，可以'''搭建多个 Redis 实例'''来解决。


其实，Redis 4.0 开始就有多线程的概念了，比如 Redis 通过多线程方式在后台'''删除对象'''、以及'''通过 Redis 模块实现的阻塞命令'''等：
: [[File:Redis：多线程.png|600px]]
另外，Redis 6 中也有多线程IO：
: [[File:Redis：Threaded IO.png|600px]]
这个“Theaded IO”指的是在'''网络 IO''' 处理方面上了多线程，如网络数据的读写和协议解析等。


但，无论如何，'''执行命令的核心模块还是单线程的'''。

=== 为什么网络处理要引入多线程？ ===
因为：
:<pre>Redis 的瓶颈并不在 CPU，而在内存和网络”</pre>

内存不够的话，可以加内存或者做数据结构优化和其他优化等。

但网络的性能优化才是最大问题，网络 I/O 的读写在 Redis 整个执行期间占用了大部分的 CPU 时间，如果把网络处理这部分做成多线程处理方式，那对整个 Redis 的性能会有很大的提升。


Redis 单/多线程情况下的 get/set 操作性能做了对比：
: [[File:Redis：单、多线程情况下的“get、set”性能对比_1.png|600px]]
: [[File:Redis：单、多线程情况下的“get、set”性能对比_2.png|600px]]
从上面的性能测试图来看，多线程的性能几乎是单线程的两倍了。
*  6.0 版本中，IO 多线程处理模式默认是不开启的，需要去配置文件中开启并配置线程数。