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Published on 2025-03-08 / 9 Visits
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Redis 的 I/O 多路复用

一、想象场景

假设我们有一个 Redis 服务器,它负责处理多个客户端的请求。我们可以把 Redis 想象成一个“前台接待员”,需要同时处理来自不同客户的“订单”。

二、传统方式的问题

假设每个客户的订单都需要由一个 “接待员” 来处理。当有 100 个客户同时下单时,后台就需要有 100 个接待员来同时处理这些订单。这显然不现实,因为如果客户数量太多,就需要开启大量的线程或进程来处理,导致资源占用过高,可能会导致系统性能下降甚至崩溃。

三、Redis 的 I/O 多路复用解决方案

Redis 使用的 I/O 多路复用就像一个 “超级前台接待员”,它能够同时处理多个客户的订单请求。它通过一个事件循环(可以理解为一个持续工作的 “客服”)来监听所有客户端连接中的事件。

工作过程如下:

  1. 事件循环启动:这个 “超级前台” 开始工作,它有一个 “任务清单”,记录所有连接的文件描述符(即客户端的连接)。每个文件描述符就像是一根 “电话线”,连接着一个客户端。

  2. 注册文件描述符:当一个新的客户(客户端)打来电话(建立连接)时,“超级前台” 会把 “电话线”(文件描述符)记录在 “任务清单” 里,同时告诉操作系统(通过 I/O 多路复用机制),“我要监听这个电话线的事件,比如有没有人说话(数据可读),或者能否说话(数据可写)”。

  3. 等待事件:“超级前台” 开始等待,看看哪根 “电话线” 有动静。这个时候,它并不着急去处理每根 “电话线”,而是耐心等待,就好像它在一个安静的办公室里,等着电话铃响或者有客户上门。

  4. 处理事件:当有客户在某根 “电话线” 上有动作(比如客户开始说话,或者这个客户已经准备好接收消息)时,操作系统会通知 “超级前台”。这时,“超级前台” 立刻跳起来,去处理这根 “电话线” 的事务。例如,如果客户在说事情(数据可读),“超级前台” 就会把客户的话(数据)记录下来;如果客户已经准备好接收消息(数据可写),“超级前台” 就会把服务器需要说的内容(数据)发给客户。

  5. 继续循环:处理完这个客户的事务后,“超级前台” 继续回到安静的等待状态,重复监听下一个可能有动作的 “电话线”。

数据可读事件:当客户端发送数据到服务器时,对应的文件描述符上就会产生一个可读事件,表示有数据可以读取。
数据可写事件:当服务器准备好向客户端发送数据时,对应的文件描述符上就会产生一个可写事件,表示可以向客户端写入数据。

四、实际例子

假设有一个博客网站,它的缓存服务使用 Redis。用户访问不同的博客页面时,需要频繁访问 Redis 获取数据,比如文章内容、用户信息等。在高峰期,可能有成千上万的用户同时访问,产生大量的 Redis 请求。

如果没有 I/O 多路复用,Redis 需要为每个请求创建一个独立的线程或进程,这会导致服务器资源快速耗尽,无法处理更多请求。但有了 I/O 多路复用,Redis 就像一个 “超级前台” 一样,同时处理这些请求,不会因为请求数量大而 “手忙脚乱”,它可以高效地在多个请求之间切换,响应用户的查询,确保用户能迅速看到网页内容。

通过这种方式,Redis 能够同时处理大量的客户端连接,实现高效的键值存储和读写操作,这是它能够应对高并发场景的关键之一。


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