Redis 单线程模型简介

Redis 内部使用文件事件处理器 file event handler ，这个文件事件处理器是单线程的，所以 Redis 才叫做单线程的模型。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket，将产生事件的 socket 压入内存队列中，事件分派器根据 socket 上的事件类型来选择对应的事件处理器进行处理。

文件事件处理器的结构包含4个部分：①多个socket；②IO多路复用程序；③文件事件分派器；④事件处理器(命令请求处理器，命令回复处理器，连接应答处理器等等)。

文件事件处理器的工作流程如下：

1. 当被监听的套接字准备好执行连接应答（accept）、读取（read）、写入（write）、关闭（close）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套接字之前关联好的事件处理器来处理这些事件。
2. 文件事件处理器是单线程模式运行的，但是通过IO多路复用机制监听多个socket，并根据socket目前执行的任务来为套接字关联不同的事件处理器。可以实现高性能的网络通信模型。又可以跟内部其他单线程的模块进行对接，保证了Redis内部的线程模型的简单性。

文件事件

文件事件是对套接字操作的抽象， 每当一个套接字准备好执行连接应答（accept）、写入、读取、关闭等操作时， 就会产生一个文件事件。 因为一个服务器通常会连接多个套接字， 所以多个文件事件有可能会并发地出现。I/O 多路复用程序负责监听多个套接字， 并向文件事件分派器传送那些产生了事件的套接字。
多个socket可能并发的产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是IO多路复用程序会监听多个socket，会将socket放入一个队列中排队，然后每次从队列中取出一个socket给事件分派器，事件分派器再把socket分派给对应的事件处理器去处理。可读或者可写事件和套接字操作之间的对应关系如下：

1. 当socket变得可读时(比如客户端对Redis执行write操作或者close操作)，或者有新的可以应答的socket出现时(客户端对Redis执行connect操作)，socket就会产生一个"AE_READABLE"事件。
2. 当socket变得可写的时候(客户端对Redis执行read操作)，socket就会产生一个"AE_WRITABLE"事件。
3. IO多路复用程序可以同时监听"AE_READABLE"和"AE_WRITABLE"两种事件，要是一个socket同时产生了"AE_READABLE"和"AE_WRITABLE"两种事件，那么文件事件分派器会优先处理"AE_READABLE"事件，然后才是"AE_WRITABLE"事件。

常用的文件事件处理器

如果是客户端要连接Redis，那么会为socket关联连接应答处理器。

如果是客户端要写数据到Redis，那么会为socket关联命令请求处理器。

如果是客户端要从Redis中读取数据(Redis发送数据给客户端)，那么会为socket关联命令回复处理器。

客户端与Redis通信的一次流程

Redis为什么采用单线程模型

1. Redis的所有操作都是基于内存的，而CPU不是Redis的瓶颈。
2. Redis使用多路复用来快速处理请求。
3. 单线程编程容易并且更容易维护，不存在死锁、线程上下文切换等问题。

Redis 为什么要引入多线程呢？

Redis 的瓶颈并不在 CPU，而在内存和网络IO。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IO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。

为什么Redis单线程模型也能效率这么高？

1. 纯内存操作。
2. 核心是基于非阻塞的IO多路复用机制。
3. 单线程同时也避免了多线程的上下文频繁切换问题，预防了多线程可能产生的竞争问题。