文章目录
- 一、前言
- 二、Redis为什么这么快(相对于关系型数据库)
- 三、Redis为什么这么快(相对于非关系型数据库)
- 四、尾声
一、前言
二、Redis为什么这么快(相对于关系型数据库)
我们用MySQL跟Redis对比，如下图：
解释上图：左边为mysql的介绍，mysql中的innodb存储引擎，分为内存部分和硬盘部分两层结构：内存部分存放索引，如a b c，磁盘部分中存放具体的值Apple banana China；
右边为redis的介绍，redis只有内存一层结构：为什么没有磁盘？因为Redis是纯粹在内存里的，不涉及磁盘，除非RDB持久化和AOF持久化。所以，从这个图上上面，我们可以知道redis为什么比mysql快的第一个理由，因为redis是完全基于内存的。
Redis加快速度的六个设计
1、Redis由C语言编写，采用的是基于内存的采用的是单进程单线程模型的 KV 数据库，官方提供的数据是可以达到100000+的QPS（每秒内查询次数）。
2、丰富的数据结构，对数据操作也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的；
3、完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。它的，数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)；
4、采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；
5、多路I/O复用模型，非阻塞IO：使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；
6、Redis自己构建了 VM 机制代替系统调用系统函数：使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis直接自己构建了VM 机制代替系统调用系统函数，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。
三、Redis为什么这么快(相对于非关系型数据库)
Memcache | redis | |
数据类型（Redis速度快的第二个原因） | 数据结构：只支持 K-V 结构，不提供持久化和主从同步功能。且在k-v结构：key 不能超过 250 个字节；value 不能超过 1M 字节；key 的最大失效时间是 30 天（数据类型是Memcache的最大劣势，是大家选择Redis、MongoDB的重要原因） | 数据类型：相比 MC，Redis 还有一个非常大的优势，就是除了 K-V 之外，还支持多种数据格式，例如 list、set、sorted set、hash 等。 |
基于内存（Redis速度快的第三个原因） | 基于内存：MC 功能简单，基于内存存储数据，注意MC的内存结构以及钙化问题； | 基于内存：Redis 支持持久化，所以 Redis 不仅仅可以用作缓存，也可以用作 NoSQL 数据库（解释：redis基于内存可以作为缓存，但是持久化到磁盘就可以成为NoSQL数据库了，然后，RDB作为全量复制的冷备份，slave第一次接入集群的时候master发送，AOF作为热备份，slave每次接收master的同步）。 |
多线程or单线程（Redis速度快的第四个原因） | 多线程：MC 处理请求时使用多线程异步 IO 的方式，可以合理利用 CPU 多核的优势，性能非常优秀； | 单线程：Redis 采用单线程模式处理请求。 |
缓存失效 | 缓存失效时间：MC 对缓存的数据可以设置失效期，过期后的数据会被清除；失效的策略采用延迟失效，即当再次使用数据时检查是否失效；当容量存满时，会对缓存中的数据进行剔除，剔除时除了会对过期 key 进行清理，还会按 LRU 策略对数据进行剔除。 | key 失效机制：Redis 的 key 可以设置过期时间，过期后 Redis 采用主动和被动结合的失效机制，一个是和 MC 一样在访问时触发被动删除，另一种是定期的主动删除。 |
集群（Redis集群优势） | 无 | 集群：Redis 提供主从同步机制，以及 Cluster 集群部署能力，能够提供高可用服务。 |
Redis相对于Mencached的优点（数据结构优势+集群优势）
第一，数据结构，Redis 支持复杂的数据结构
解释：Redis 相比 Memcached 来说，拥有更多的数据结构，能支持更丰富的数据操作。如果需要缓存能够支持更复杂的结构和操作， Redis 会是不错的选择。
第二，集群，Redis 原生支持集群模式
解释：在 redis3.x 版本中，便能支持 Cluster 模式，而 Memcached 没有原生的集群模式，需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据。
第三，性能对比：redis单核100k以下数据好，Memcached 多核100k以上数据好
解释：由于 Redis 只使用单核，而 Memcached 可以使用多核，所以平均每一个核上 Redis 在存储小数据时比 Memcached 性能更高。而在 100k 以上的数据中，Memcached 性能要高于 Redis，虽然 Redis 最近也在存储大数据的性能上进行优化，但是比起 Remcached，还是稍有逊色。
四、尾声
Redis理论上可以达到10万qps，Redis速度之快最重要的有三个原因，如下：
1、基于内存（这是三个原因之首，最重要的原因）；
2、Redis是单线程处理客户端请求，只有main线程，没有线程切换/线程竞争产生的开销；
3、Redis独特的多路复用结构，可以做到同步非阻塞。
问题：Redis设计为单线程会不会影响性能？
回答：第一，单线程已经足够了：单线程最多只能使用一个cpu，但是在Redis运行中，cpu从来都不是性能瓶颈，而是 内存和网络延迟 ，所以单线程已经是足够了；
第二，Redis单线程是指单线程处理客户端请求，但是处理后台一直是多线程，Redis 4.0 之后就是后台处理多线程，Redis 6.0 之后还优化了 io多线程 ，从 内核态-用户态-客户端 ，如果开启io多线程，可以提供三倍效率。
Redis为什么这么快，完成了。
天天打码，天天进步！
