Redis背后的神奇力量：為何它如此高效？

作者：棧江湖 2025-08-07 04:00:22

Redis 通過數(shù)據(jù)壓縮、惰性加載（僅在需要時(shí)加載數(shù)據(jù)）、內(nèi)存淘汰（主動(dòng)清除鮮少使用的數(shù)據(jù)釋放空間）等技術(shù)進(jìn)一步提升速度。這些精細(xì)的調(diào)優(yōu)措施促成一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、反應(yīng)靈敏的系統(tǒng)。?

Redis的速度快主要有以下幾個(gè)原因：

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1、基于內(nèi)存操作

Redis的操作都是基于內(nèi)存的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而內(nèi)存的讀寫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于硬盤，內(nèi)存的運(yùn)行速度比硬盤高出幾個(gè)數(shù)量級，就像從翻閱書籍變成即刻在線信息查詢，訪問時(shí)間大幅縮短。

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p.s.CrystalDiskMark測試不了內(nèi)存，所以使用其它工具測試內(nèi)存，雖然測試方式及緯度不同，但結(jié)果還是可以參考看的。

機(jī)械硬盤、固態(tài)硬盤及內(nèi)存的讀寫速度有以下對比：

機(jī)械硬盤：機(jī)械硬盤的讀寫速度相對較慢，通常在100 MB/s到200 MB/s之間，具體取決于磁盤的轉(zhuǎn)速和技術(shù)規(guī)格。
固態(tài)硬盤：固態(tài)硬盤的讀寫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于機(jī)械硬盤。一般而言，SSD的讀速度可以達(dá)到數(shù)百 MB/s至數(shù)千 MB/s，而寫速度也在同樣的范圍內(nèi)。
內(nèi)存：內(nèi)存的讀寫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硬盤，通常在GB/s級別。內(nèi)存讀寫速度可以達(dá)到幾千 MB/s，甚至更高。

當(dāng)然在Redis官網(wǎng)還提到了“Redis on Flash”

官方文檔：

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"Redis on Flash" 是指將 Redis 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存（Flash Storage）上，而不是傳統(tǒng)的隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（RAM）上。這種做法通常被用于處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，因?yàn)殚W存的存儲(chǔ)容量通常比RAM大得多。

2、單線程模型

官方文檔：

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可以看到官方文檔：1、Redis的單線程特性2、Redis 的性能瓶頸通常出現(xiàn)在內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)方面，而不是 CPU 方面。

雖然 Redis 官方 FAQ 沒有明確解釋 Redis 單線程設(shè)計(jì)的原因，但確實(shí)在文檔中指出 Redis 的性能瓶頸通常出現(xiàn)在內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)方面，而不是 CPU 方面。

Redis的工作負(fù)載主要涉及內(nèi)存操作和網(wǎng)絡(luò)通信，而不是 CPU 密集型計(jì)算，因此 CPU 通常并不是 Redis 性能的瓶頸。在大多數(shù)情況下，性能瓶頸可能更多地出現(xiàn)在內(nèi)存訪問速度或網(wǎng)絡(luò)帶寬上，這也是 Redis 在內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)方面進(jìn)行優(yōu)化的原因。

Redis的主線程是單線程的，所有操作都得按順序執(zhí)行，避免了多線程帶來的額外開銷和復(fù)雜性。這種設(shè)計(jì)使得 Redis 在處理許多短期和高頻的讀寫操作時(shí)非常高效，特別適合緩存和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的應(yīng)用場景。總結(jié)以下幾點(diǎn)：

Redis的工作負(fù)載主要涉及內(nèi)存操作和網(wǎng)絡(luò)通信，而不是 CPU 密集型計(jì)算，因此 CPU 通常并不是 Redis 性能的瓶頸。
Redis 的大部分操作都是對內(nèi)存的讀寫操作，這些操作的速度非常快。多線程模型可以提高并發(fā)性，但對于內(nèi)存操作，并發(fā)性并不重要。
多線程模型會(huì)帶來額外的開銷和復(fù)雜性。例如，多線程需要進(jìn)行線程調(diào)度、線程同步等操作，這些操作會(huì)占用 CPU 資源，并增加程序的復(fù)雜性。

3、I/O多路復(fù)用技術(shù)

官方文檔：

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可以看到Redis官方文檔多處提到的“multiplexing and non-blocking I/O”。那么什么是multiplexing and non-blocking I/O呢？I/O 多路復(fù)用技術(shù)是指一個(gè)線程可以同時(shí)監(jiān)視多個(gè)I/O)操作。當(dāng)某個(gè) I/O 操作就緒時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)通知該線程。

I/O 多路復(fù)用技術(shù)可以有效地提高 I/O 效率。傳統(tǒng)的 I/O 模型中，一個(gè)線程只能執(zhí)行一個(gè) I/O 操作。當(dāng)該 I/O 操作阻塞時(shí)，該進(jìn)程或線程將無法執(zhí)行其他操作，這會(huì)導(dǎo)致 CPU 資源的浪費(fèi)。

Redis采用I/O多路復(fù)用技術(shù)，并發(fā)處理連接，使得整個(gè)過程只在調(diào)用select、poll、epoll這些調(diào)用的時(shí)候才會(huì)阻塞，收發(fā)客戶消息是不會(huì)阻塞的，整個(gè)進(jìn)程或者線程就被充分利用起來。

如果以上說明看著費(fèi)力可以看看以下內(nèi)容：

I/O多路復(fù)用=餐廳服務(wù)員記錄訂單

假設(shè)一家忙碌的餐廳服務(wù)員，負(fù)責(zé)接待顧客點(diǎn)餐和為他們服務(wù)。如果每次只能處理一個(gè)桌子的訂單，那就太浪費(fèi)時(shí)間了？如果同時(shí)處理多個(gè)桌子的訂單，先把每個(gè)桌子上的點(diǎn)餐需求一個(gè)個(gè)記在心里，然后再去后廚逐個(gè)去處理。當(dāng)有一個(gè)桌子的顧客在思考菜單時(shí)，你可以去另一個(gè)桌子送菜，再回來接著處理點(diǎn)餐。這樣，你可以在等待一個(gè)桌子的訂單時(shí)，同時(shí)為其他桌子服務(wù)，提高了效率。