前言：Redis 6.0.1 于 2020 年 5 月 2 日正式发布了，如 Redis 作者 antirez 所说，这是迄今为止最 “企业” 化的版本，也是有史以来改动最大的一个 Redis 版本。这个版本提供了诸多令人心动的新特性及功能改进，比如新网络协议 RESP3，新的集群代理，ACL 等，其中关注度比较高的应该是多线程模型了。

1、Redis6.0 之前的版本真的是单线程吗？

Redis 在处理客户端的请求时，包括获取 (socket 读)、解析、执行、内容返回 (socket 写) 等都由一个顺序串行的主线程处理，这就是所谓的 “单线程”。但如果严格来讲从 Redis4.0 之后并不是单线程，除了主线程外，它也有后台线程在处理一些较为缓慢的操作，例如清理脏数据、无用连接的释放、大 key 的删除等等。

其中执行命令阶段，由于 Redis 是单线程来处理命令的，所有每一条到达服务端的连接不会立刻执行，所有的连接都会进入一个 Socket 队列中，当 socket 可读则交给单线程事件分发器逐个被执行。如下图所示：

redis 命令是不是线程安全_多线程

2、Redis6.0 之前为什么一直不使用多线程？

官方曾做过类似问题的回复：使用 Redis 时，几乎不存在 CPU 成为瓶颈的情况， Redis 主要受限于内存和网络。例如在一个普通的 Linux 系统上，Redis 通过使用 pipelining 每秒可以处理 100 万个请求，所以如果应用程序主要使用 O(N) 或 O(log(N)) 的命令，它几乎不会占用太多 CPU。

使用了单线程后，可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现优异，但是它却引入了程序执行顺序的不确定性，带来了并发读写的一系列问题，增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、甚至加锁解锁、死锁造成的性能损耗。Redis 通过 AE 事件模型以及 IO 多路复用等技术，处理性能非常高，因此没有必要使用多线程。单线程机制使得 Redis 内部实现的复杂度大大降低，Hash 的惰性 Rehash、Lpush 等等 “线程不安全” 的命令都可以无锁进行。

为什么说 Redis 的瓶颈不在 CPU？

Redis 绝大部分操作是基于内存的，而且是纯 kv（key-value）操作，所以命令执行速度非常快。我们可以大概理解成，redis 中的数据存储在一张大 HashMap 中，HashMap 的优势就是查找和写入的时间复杂度都是 O(1)。Redis 内部采用这种结构存储数据，就奠定了 Redis 高性能的基础。根据 Redis 官网描述，在理想情况下 Redis 每秒可以提交一百万次请求，每次请求提交所需的时间在纳秒的时间量级。既然每次的 Redis 操作都这么快，单线程就可以完全搞定了，那还何必要用多线程呢！

3、Redis6.0 为什么要引入多线程呢？

Redis 将所有数据放在内存中，内存的响应时长大约为 100 纳秒，对于小数据包，Redis 服务器可以处理 80,000 到 100,000 QPS，这也是 Redis 处理的极限了，对于 80% 的公司来说，单线程的 Redis 已经足够使用了。

但随着越来越复杂的业务场景，有些公司动不动就上亿的交易量，因此需要更大的 QPS。常见的解决方案是在分布式架构中对数据进行分区并采用多个服务器，但该方案有非常大的缺点，例如要管理的 Redis 服务器太多，维护代价大；某些适用于单个 Redis 服务器的命令不适用于数据分区；数据分区无法解决热点读 / 写问题；数据偏斜，重新分配和放大 / 缩小变得更加复杂等等。

从 Redis 自身角度来说，因为读写网络的 read/write 系统调用占用了 Redis 执行期间大部分 CPU 时间，瓶颈主要在于网络的 IO 消耗, 优化主要有两个方向:

• 提高网络 IO 性能，典型的实现比如使用 DPDK 来替代内核网络栈的方式
• 使用多线程充分利用多核，典型的实现比如 Memcached。

协议栈优化的这种方式跟 Redis 关系不大，支持多线程是一种最有效最便捷的操作方式。所以总结起来，redis 支持多线程主要就是两个原因：

• 可以充分利用服务器 CPU 资源，目前主线程只能利用一个核
• 多线程任务可以分摊 Redis 同步 IO 读写负荷

4、Redis6.0 默认是否开启了多线程？

Redis6.0 的多线程默认是禁用的，只使用主线程。如需开启需要修改 redis.conf 配置文件：io-threads-do-reads yes

redis 命令是不是线程安全_redis_02

5、Redis6.0 多线程开启时，线程数如何设置?

开启多线程后，还需要设置线程数，否则是不生效的。同样修改 redis.conf 配置文件

redis 命令是不是线程安全_redis_03


关于线程数的设置，官方有一个建议：4 核的机器建议设置为 2 或 3 个线程，8 核的建议设置为 6 个线程，线程数一定要小于机器核数。还需要注意的是，线程数并不是越大越好，官方认为超过了 8 个基本就没什么意义了。

6、Redis6.0 采用多线程后，性能的提升效果如何？

Redis 作者 antirez 在 RedisConf 2019 分享时曾提到：Redis 6 引入的多线程 IO 特性对性能提升至少是一倍以上。国内也有大牛曾使用 unstable 版本在阿里云 esc 进行过测试，GET/SET 命令在 4 线程 IO 时性能相比单线程是几乎是翻倍了。

测试环境：

Redis Server: 阿里云 Ubuntu 18.04，8 CPU 2.5 GHZ, 8G 内存，主机型号 ecs.ic5.2xlarge

Redis Benchmark Client: 阿里云 Ubuntu 18.04，8 2.5 GHZ CPU, 8G 内存，主机型号 ecs.ic5.2xlarge

测试结果：

redis 命令是不是线程安全_redis_04

详见：​​正式支持多线程！Redis 6.0 与老版性能对比评测 - 知乎​​

说明 1：这些性能验证的测试并没有针对严谨的延时控制和不同并发的场景进行压测。数据仅供验证参考而不能作为线上指标。

说明 2：如果开启多线程，至少要 4 核的机器，且 Redis 实例已经占用相当大的 CPU 耗时的时候才建议采用，否则使用多线程没有意义。所以估计 80% 的公司开发人员看看就好。

7、Redis6.0 多线程的实现机制？

redis 命令是不是线程安全_多线程_05

流程简述如下：

1、主线程负责接收建立连接请求，获取 socket 放入全局等待读处理队列
2、主线程处理完读事件之后，通过 RR(Round Robin) 将这些连接分配给这些 IO 线程
3、主线程阻塞等待 IO 线程读取 socket 完毕
4、主线程通过单线程的方式执行请求命令，请求数据读取并解析完成，但并不执行
5、主线程阻塞等待 IO 线程将数据回写 socket 完毕
6、解除绑定，清空等待队列

redis 命令是不是线程安全_单线程_06

该设计有如下特点：

  • IO 线程要么同时在读 socket，要么同时在写，不会同时读或写
  • IO 线程只负责读写 socket 解析命令，不负责命令处理

8、开启多线程后，是否会存在线程并发安全问题？

从上面的实现机制可以看出，Redis 的多线程部分只是用来处理网络数据的读写和协议解析，执行命令仍然是单线程顺序执行。所以我们不需要去考虑控制 key、lua、事务，LPUSH/LPOP 等等的并发及线程安全问题。

9、Linux 环境上如何安装 Redis6.0.1（6.0 的正式版是 6.0.1）？

这个和安装其他版本的 redis 没有任何区别，整个流程跑下来也没有任何的坑，所以这里就不做描述了。唯一要注意的就是配置多线程数一定要小于 cpu 的核心数，查看核心数量命令：

[root@centos7.5 ~]# lscpu
Architecture: x86_64
CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 4
On-line CPU(s) list: 0-3

10、Redis 作者是如何点评 “多线程” 这个新特性的？

关于多线程这个特性，在 6.0 RC1 时，Antirez 曾做过说明：

Redis 支持多线程有 2 种可行的方式：第一种就是像 “memcached” 那样，一个 Redis 实例开启多个线程，从而提升 GET/SET 等简单命令中每秒可以执行的操作。这涉及到 I/O、命令解析等多线程处理，因此，我们将其称之为“I/O threading”。另一种就是允许在不同的线程中执行耗时较慢的命令，以确保其它客户端不被阻塞，我们将这种线程模型称为“Slow commands threading”。

经过深思熟虑，Redis 不会采用 “I/O threading”，redis 在运行时主要受制于网络和内存，所以提升 redis 性能主要是通过在多个 redis 实例，特别是 redis 集群。接下来我们主要会考虑改进两个方面：

  • Redis 集群的多个实例通过编排能够合理地使用本地实例的磁盘，避免同时重写 AOF。
  • 提供一个 Redis 集群代理，便于用户在没有较好的集群协议客户端时抽象出一个集群。

补充说明一下，Redis 和 memcached 一样是一个内存系统，但不同于 Memcached。多线程是复杂的，必须考虑使用简单的数据模型，执行 LPUSH 的线程需要服务其他执行 LPOP 的线程。

我真正期望的实际是 “slow operations threading”，在 redis6 或 redis7 中，将提供 “key-level locking”，使得线程可以完全获得对键的控制以处理缓慢的操作。

详见：​​An update about Redis developments in 2019 - ​​

11、Redis 线程中经常提到 IO 多路复用，如何理解？

这是 IO 模型的一种，即经典的 Reactor 设计模式，有时也称为异步阻塞 IO。

redis 命令是不是线程安全_redis_07

多路指的是多个 socket 连接，复用指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll 是最新的也是目前最好的多路复用技术。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求，且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快（内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈），主要以上两点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。

12、Redis 多线程模型缺陷

随着互联网的飞速发展，互联网业务系统所要处理的线上流量越来越大，Redis 的单线程模式会导致系统消耗很多 CPU 时间在网络 I/O 上从而降低吞吐量，于是诞生了 Redis6.0 多线程模型。

但是 Redis 多线程网络模型实际上并不是一个标准的 Multi-Reactors/Master-Workers 模型。Redis 的多线程方案中，I/O 线程任务仅仅是通过 socket 读取客户端请求命令并解析，却没有真正去执行命令。所有客户端命令最后还需要回到主线程去执行，因此对多核的利用率并不算高，而且每次主线程都必须在分配完任务之后忙轮询等待所有 I/O 线程完成任务之后才能继续执行其他逻辑。

在我看来，Redis 目前的多线程方案更像是一个折中的选择：既保持了原系统的兼容性，又能利用多核提升 I/O 性能。

参考链接：

Redis 6.0 新特性 - 多线程连环 13 问！ - 牧码哥

​​Redis 多线程演进​​

Redis6.0 为何引入多线程？单线程不香吗？