贝壳面试官:Redis 为什么这么快?过来,我们聊聊!
"请坐。"贝壳的面试官推了推眼镜,翻看我的简历。
"嗯,看你简历写着负责过高并发系统优化,用Redis做过缓存是吧?"
"是的。"
"那我们聊个基础但很重要的问题:Redis为什么这么快?"
...
它背后涉及三个核心问题:
单线程如何支撑10万+ QPS?数据结构为何被称为教科书级?内存管理如何做到极致优化?今天,我们一起走进Redis的世界,看看它如何用极简的设计实现极致的性能。
我:"关于Redis的高性能特性,我想先从整体架构说起":
Redis的速度快,主要得益于三个核心设计:
(1) 纯内存操作(In-Memory Storage)
(2) 单线程模型(Single-Threaded)
(3) I/O多路复用(I/O Multiplexing)
面试官:"单线程模型很有意思,为什么单线程反而会更快?"
3. 为什么单线程反而会更快?我:"Redis采用单线程模型有几个重要优势":
(1) 避免线程切换开销
(2) 避免同步机制
不需要加锁不会出现死锁不需要考虑并发读写(3) 充分利用CPU
现代CPU的性能足够强大内存操作的速度足够快单线程也能充分利用CPU性能面试官:"那Redis是如何用单线程处理大量并发连接的呢?"
我:"这就要说到Redis的I/O多路复用机制了。"
4. I/O多路复用机制IO多路复用机制:
(1) 本质:一个线程处理多个IO流的机制
(2) 工作方式:
内核负责监听多个套接字Redis以单线程运行有请求时内核通知Redis处理(3) 效果:实现单线程高效处理多个并发连接
我们通过一个点餐的例子,来对比下。
传统多线程模型(老式餐厅):
一桌一名服务员,资源占用大服务员之间需要频繁协调扩展成本高(100桌需要100名服务员)人力资源利用率低I/O多路复用(智能餐厅):
一名超级服务员 + 智能点餐系统无需协调,自动任务分发低成本高效能(1个服务员处理100+桌)资源利用率最大化IO多路复用工作原理:
面试官:"说得不错。那数据结构层面呢?"
5. 高效的数据结构我:"Redis在数据结构的设计上也做了大量优化":
(1) 字符串优化 (SDS - Simple Dynamic String)
(2) Redis 渐进式 Rehash
(3) 跳表(Sorted Set)优化
面试官:"内存管理方面有什么特别之处吗?"
我:"Redis在内存管理方面也做了很多工作":
精准分配巧用数据结构灵活管理策略面试官:"很好,最后一个问题:如果让你优化Redis性能,你会从哪些方面入手?"
我:"我会从以下三个方面考虑":
合理使用数据结构避免性能陷阱监控和调优Redis的极致性能来自于三个关键点:
极简设计:单线程也能顶万线程精妙结构:数据结构就是生产力智能管理:每一个字节都物尽其用Redis不是因为单线程才快,而是因为它把简单的事情做到了极致。