Redis为什么这么快之IO多路复用

情景复现

面试官：Redis为什么这么快？
我：1. 基于内存 2. 高效数据结构 3. 单线程 4. IO多路复用
面试官：那你讲讲Redis的IO多路复用模型是什么。
我：哦，嗯，啊，呀...IO多路复用、文件描述符、用户态，内核态、哦。

Redis的IO多路复用模型是什么

I/O多路复用模型是什么？就是很多网络连接(多路)，共(复)用少数几个(甚至是一个)线程。（来源：I/O多路复用技术（multiplexing）是什么？）

Redis采用I/O多路复用机制，使得Redis在单线程模式下依然可以高效的处理多个I/O流。

其核心思想是，先通过 select / poll / epoll 等系统调用查询监听的文件描述符是否准备就绪，这个操作可阻塞也可立即返回（具体看参数和对应规则），当其中一个或者多个文件描述符IO事件准备就绪才开始下一步，即 read 或者 write 等系统调用，这里才是真正的读或者写。（来源：redis 的 IO 多路复用如何？）

首先Redis IO多路复用采用 epoll 的实现方案，但是在了解 epoll 前先了解一下 select 与 poll ，对后面理解更有帮助。

select

1. 一个客户端与服务端连接时，会生成对应一个套接字描述符(fd)
2. 进程会将fd加入进程维护的fd列表中，每次调用 select 都需要将 fd列表从用户态进程拷贝到内核，（当fd列表较大时，拷贝开销不可忽略，所以限制其大小为1024）
3. 内核轮询fd列表，当无fd就绪时，进程阻塞。
4. 当网络数据到达内核缓冲区时，网卡发出中断信号通知CPU，CPU收到中断信号，执行对应中断程序
5. 中断程序将内核缓冲数据拷贝到对应文件描述符的接收缓冲区
6. socket接收数据完毕后，中断程序将进程重新添加至工作队列，并将进程从等待队列中移除
7. 进程重新进入工作队列，从阻塞出继续执行。

poll

1. 创建pollfd数组，向其中添加关注的fd信息，数组大小自定义
2. 调用poll函数，将pollfd数组拷贝到内核空间，转链表存储，无上限
3. 内核遍历fd，判断是否就绪
4. 数据就绪或超时后，拷贝pollfd数组到用户空间，返回就绪fd数量n
5. 用户进程判断n是否大于0
6. 大于0则遍历pollfd数组，找到就绪的fd

epoll

(未完待续)

推荐内容

Redis网络模型-IO多路复用