Redis 6.0 首次加入了多线程,性能飞速提升。性能对比评测

发布时间:2020-05-19作者:laosun阅读(120)

Redis

Redis 6.0在5.2号这个美好的日子里悄无声息的发布了,这次发布在IT圈犹如一颗惊雷一般,因为这是redis最大的一次改版,首次加入了多线程。

    Redis 6.0在5.2号这个美好的日子里悄无声息的发布了,这次发布在IT圈犹如一颗惊雷一般,因为这是redis最大的一次改版,首次加入了多线程

    作者Antirez在RC1版本发布时在他的博客写下:

    the most “enterprise” Redis version to date // 最”企业级”的

    the largest release of Redis ever as far as I can tell // 最大的

    the one where the biggest amount of people participated // 参与人数最多的

    这次改变,性能有个飞速的提升~

    先po出新版和旧版性能图:

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    从上面可以看到 GET/SET 命令在 4 线程 IO 时性能相比单线程是几乎是翻倍了。另外,这些数据只是为了简单验证多线程 IO 是否真正带来性能优化,并没有针对严谨的延时控制和不同并发的场景进行压测。数据仅供验证参考而不能作为线上指标,且只是目前的 unstble分支的性能,不排除后续发布的正式版本的性能会更好。

    Redis 6.0 之前的版本真的是单线程吗?

    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。它的组成结构为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。因为文件事件分派器队列的消费是单线程的,所以Redis才叫单线程模型。

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    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。

    Redis 6.0 之前为什么一直不使用多线程?

    使用了单线程后,可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现优异,但是它却引入了程序执行顺序的不确定性,带来了并发读写的一系列问题,增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、甚至加锁解锁、死锁造成的性能损耗。

    Redis 通过 AE 事件模型以及 IO 多路复用等技术,处理性能非常高,因此没有必要使用多线程。

    单线程机制使得 Redis 内部实现的复杂度大大降低,Hash 的惰性 Rehash、Lpush 等等 “线程不安全” 的命令都可以无锁进行。

    Redis 6.0 为什么要引入多线程呢?

    之前的段落说了,Redis 的瓶颈并不在 CPU,而在内存和网络。

    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大头,网络 IO 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。

    优化方向:

    • 提高网络 IO 性能,典型的实现比如使用 DPDK 来替代内核网络栈的方式。

    • 使用多线程充分利用多核,典型的实现比如 Memcached。

    所以总结起来,Redis 支持多线程主要就是两个原因:

    • 可以充分利用服务器 CPU 资源,目前主线程只能利用一个核。

    • 多线程任务可以分摊 Redis 同步 IO 读写负荷。

    Redis 6.0 默认是否开启了多线程?

    否,在conf文件进行配置

    io-threads-do-reads yes

    io-threads 线程数

    官方建议:4 核的机器建议设置为 2 或 3 个线程,8 核的建议设置为 6 个线程,线程数一定要小于机器核数,尽量不超过8个。

    Redis 6.0 多线程的实现机制?

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    流程简述如下

    • 主线程负责接收建立连接请求,获取 Socket 放入全局等待读处理队列。

    • 主线程处理完读事件之后,通过 RR(Round Robin)将这些连接分配给这些 IO 线程。

    • 主线程阻塞等待 IO 线程读取 Socket 完毕。

    • 主线程通过单线程的方式执行请求命令,请求数据读取并解析完成,但并不执行。

    • 主线程阻塞等待 IO 线程将数据回写 Socket 完毕。

    • 解除绑定,清空等待队列。

    该设计有如下特点:

    • IO 线程要么同时在读 Socket,要么同时在写,不会同时读或写。

    • IO 线程只负责读写 Socket 解析命令,不负责命令处理。

    开启多线程后,是否会存在线程并发安全问题?

    不会,Redis 的多线程部分只是用来处理网络数据的读写和协议解析,执行命令仍然是单线程顺序执行。

    Redis 线程中经常提到 IO 多路复用,如何理解?

    这是 IO 模型的一种,即经典的 Reactor 设计模式,有时也称为异步阻塞 IO。

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    多路指的是多个 Socket 连接,复用指的是复用一个线程。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。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 IO 的时间消耗),且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快(内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈),主要以上两点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。


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