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直播类app开发,有必要了解Redis相关知识

IT综合 作者:云豹科技晓彤 时间:2021-11-22 16:49:00 0 删除 编辑

Redis单线程原理

Redis作为现在直播类app开发中必不可少的组件,在缓存、分布式锁、session共享等等场景中被大量使用。熟练使用之余,更需要了解一下其原理。

Redis快的原因

  1. Redis中的大量操作都在内存中完成(部分操作,例如持久化,会与磁盘打交道),众所周知,内存的速度与磁盘的速度不是一个数量级;
  2. 并且Redis是单线程操作(6.0版本之前),减少了不必要的上下文切换,并且不用考虑各种锁的问题,不存在加锁或释放锁操作,更不会因为死锁而导致性能消耗;
  3. Redis使用I/O多路复用技术,可以处理并发的连接。

微信截图_20211027221257.png

 注释:

file descriptor 文件描述符。Linux系统中,把一切都看做是文件,当进程打开现有文件或创建文件时,内核向进程返回一个文件描述符(fd)。可以把fd看做是一个索引,这样要操作文件的时候,我们直接找到索引就可以对其进行操作。

I/O多路复用

因为Redis是单线程,所有的操作都是按照顺序线性操作的,由于读写操作等待用户输入或者输出都是阻塞的,所以I/O操作在正常情况下往往不能直接返回,这就会导致文件的I/O阻塞。一共就这么一个线程,阻塞之后直播类app开发便无法对外提供服务。现在使用I/O多路复用便可以解决这个问题,又保留了单线程的一些优势。

对上图Redis的I/O多路复用模型进行一下描述:

  1. 一个socket客户端与服务端连接时,会生成对应一个fd
  2. 当多个直播类app开发的客户端与服务端连接时,Redis使用I/O多路复用程序将客户端socket对应的fd注册到监听列表中,并监听多个fd的读写情况。当客户端执行read、write等操作命令时,I/O多路复用程序会将命令封装成一个事件绑定到对应的fd上。
  3. 当socket有文件事件产生时,I/O多路复用模块就会将那些产生了事件的套接字fd传送给文件事件分派器
  4. 文件事件分派其接收到I/O多路复用程序传来的套接字fd后,并根据套接字产生的事件类型,将套接字分给响应的事件处理器进行处理命令
  5. 整个文件事件处理器是在单线程上运行的,但是通过I/O多路复用模块的引入,实现了同时对多个fd读写的监控,当其中一个client端达到读写状态,文件事件处理器就马上执行,从而不会出现I/O阻塞的问题

例如:以Redis的I/O多路复用程序epoll函数为例,当多个直播类app开发的客户端连接服务器时,Redis会将客户端socket对应的fd注册进epoll中,然后epoll同时监听多个fd是否有数据到来,如果有数据来了就通知事件处理器处理命令,这样就不会存在服务端一直等待某个客户端给数据的场景。

多唠两句

  • I/O多路复用程序有多种实现方式,例如有select、poll、kqueue、epoll,redis默认使用epoll

  • epoll不负责不传递数据,只负责通知,这点很重要

  • 既然Redis默认使用epoll,那肯定是有原因的,epoll的优点:

    1. epoll没有最大并发连接,效率提升
    2. epoll只管“活跃”的连接
    3. 共享内存,省去了拷贝过程
  • 如果使用select/poll,都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在fd很多时消耗很大。而epoll直接使用共享内存,不用在用户态和内核态之间来回拷贝

  • Redis6.0版本之后,在处理网络数据的读写和协议解析时可以使用多线程(默认仍然是单线程,可以设置为多线程),执行命令仍然是单线程。

以上内容仅作为直播类app开发的学习记录,如有错误请留言指正,谢谢。

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