Redis 6.0性特性: 多线程

Redis 6.0.0稳定版（GA）终于发布了。这个版本提供了很多令人振奋的新特性和功能改进，比如新的网络协议RESP3、新的集群代理、ACL等，其中最受关注的应该是 多线程，带着诸多疑问，让我们一起开始《Redis 6.0新特性》。

Redis 6.0之前的版本真的是单线程吗？

Redis在处理客户端请求时，包括获取（socket读）、解析、执行、内容返回（socket写），都是由一个顺序的串行主线程来处理的，这就是所谓的 单线程。但如果严格来说，从Redis 4.0开始就不是单线程了，除了主线程外，它还有后台线程，这些线程在处理一些比较慢的操作，比如清理脏数据、释放无用连接、删除大量keys等。

为什么Redis6.0之前一直没有使用多线程？

官方也对类似的问题做出了回应。在使用Redis时，几乎不存在CPU瓶颈，Redis主要受到内存和网络的限制。比如在普通的Linux系统上，Redis在使用pipelineing时每秒可以处理100万个请求，所以如果程序主要使用O(N)或O(log(N))级别的操作，几乎不会占用太多CPU。

并且使用单线程的话，可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现良好，但它会引入一些问题需要解决，比如执行顺序的不确定性，并发读写的一系列问题，增加了系统的复杂度，可能会出现线程切换甚至解锁和死锁造成的性能损失。Redis通过AE事件模型和IO多路复用技术，具有非常高的处理性能，所以不需要使用多线程。单线程机制大大降低了Redis内部实现的复杂性。Hash的lazy Rehash、Lpush和其他”线程不安全”的命令可以在没有锁的情况下执行。

Redis 6.0为什么要引入多线程？

Redis把所有的数据都放在内存中，内存的响应时间约为100纳秒。对于小数据包，Redis服务器可以处理8万到10万个QPS。这也是Redis处理的极限。对于80%的公司来说，单台Redis进行处理就足够了。

但随着业务场景越来越复杂，有些公司的交易量动辄上亿，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，使用多台服务器，但这种方案有非常大的弊端，比如需要管理的Redis服务器太多，维护成本高；有些适合单台Redis服务器的命令不适用于数据分区；数据分区无法解决热读写问题；数据偏斜、重分布和放大/缩小变得更加复杂等。

从Redis本身的角度来看，由于Redis执行过程中，网络的读写系统调用占据了大部分CPU时间，瓶颈主要是网络的IO消耗。优化的方向主要有两个。

提高网络IO性能，典型的实现方式如使用DPDK替代内核网络栈等。
使用多线程来充分利用多核，典型的实现如Memcached。

这种协议栈优化的方法与Redis关系不大。支持多线程是最有效、最方便的操作方式。所以总结起来，redis支持多线程主要有两个原因。

可以充分利用服务器的CPU资源，目前主线程只能使用一个核心。
多线程任务可以共享Redis同步IO读写负载。

Redis 6.0默认启用多线程吗？

Redis 6.0的多线程默认是禁用的，只使用主线程。要启用它，需要修改redis.conf配置文件：

1	io-threads-do-reads yes

启用Redis 6.0多线程后，如何设置线程数？

启用多线程后，需要设置线程数，否则不会生效。同时修改redis.conf配置文件

1	io-threads 4

关于线程数的设置，官方是有推荐的。4核建议设置为2或3线程，8核建议设置为6线程。线程数必须小于服务器的线程数。同时需要注意的是，线程数并非越多越好。官方认为，超过8个基本没有意义。

Redis 6.0采用多线程后，性能提升效果如何？

Redis作者antirez在RedisConf 2019分享中提到。Redis 6引入的多线程IO功能，性能至少提升了一倍。也有国内大牛在阿里巴巴云esc用不稳定版测试过。在4线程IO中，GET/SET命令的性能比单线程提升了近一倍。

测试环境：

1 2	Redis Server: Alibaba Cloud Ubuntu 18.04, 8 CPU 2.5 GHZ, 8G memory, host model ecs.ic5.2xlarge Redis Benchmark Client: Alibaba Cloud Ubuntu 18.04, 8 2.5 GHZ CPU, 8G RAM, host model ecs.ic5.2xlarge

测试结果：