1 redis的數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)存中
讀取的時(shí)候?qū)儆诩儍?nèi)存操作，不需要進(jìn)行磁盤的io，時(shí)間復(fù)雜度O（1）
要實(shí)現(xiàn)高的并發(fā)性能，redis是不是要?jiǎng)?chuàng)建非常多的線程呢，恰恰相反，redis是單線程的。
redis為什么是單線程的？
官方解釋說，因?yàn)閱尉€程已經(jīng)夠用了，CPU 不是 redis 的瓶頸。Redis 的瓶頸最有可能是機(jī)器內(nèi)存或者網(wǎng)絡(luò)帶寬。
單線程為什么這么快？
因?yàn)閞edis是基于內(nèi)存操作的。
2 redis是單線程的
單線程有如下好處：
不需要頻繁創(chuàng)建和銷毀線程
單線程保證了系統(tǒng)沒有線程的上下文切換
避免線程之間的資源競(jìng)爭(zhēng)，比如加鎖釋放鎖死鎖等
3 異步非阻塞IO，多路復(fù)用處理并發(fā)連接
傳統(tǒng) I/O 數(shù)據(jù)拷貝
以讀操作為例：當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行 read 系統(tǒng)調(diào)用讀取文件描述符（FD）的時(shí)候，如果這塊數(shù)據(jù)已經(jīng)存在于用戶進(jìn)程的頁內(nèi)存中，就直接從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)不存在，則先將數(shù)據(jù)從磁盤加載數(shù)據(jù)到內(nèi)核緩沖區(qū)中，再?gòu)膬?nèi)核緩沖區(qū)拷貝到用戶進(jìn)程的頁內(nèi)存中。（兩次拷貝，兩次 user 和 kernel 的上下文切換）。
I/O 的阻塞到底阻塞在哪里？
當(dāng)使用 read 或 write 對(duì)某個(gè)文件描述符進(jìn)行過讀寫時(shí)，如果當(dāng)前 FD 不可讀，系統(tǒng)就不會(huì)對(duì)其他的操作做出響應(yīng)。從設(shè)備復(fù)制數(shù)據(jù)到內(nèi)核緩沖區(qū)是阻塞的，從內(nèi)核緩沖區(qū)拷貝到用戶空間，也是阻塞的，直到 copy complete，內(nèi)核返回結(jié)果，用戶進(jìn)程才解除block 的狀態(tài)。
為了解決阻塞的問題，我們有幾個(gè)思路。
- 在服務(wù)端創(chuàng)建多個(gè)線程或者使用線程池，但是在高并發(fā)的情況下需要的線程會(huì)很多，系統(tǒng)無法承受，而且創(chuàng)建和釋放線程都需要消耗資源。
- 由請(qǐng)求方定期輪詢，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢后再?gòu)膬?nèi)核緩存緩沖區(qū)復(fù)制數(shù)據(jù)到用戶空間（非阻塞式 I/O），這種方式會(huì)存在一定的延遲。
能不能用一個(gè)線程處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求？
I/O 多路復(fù)用（I/O Multiplexing）
- I/O 指的是網(wǎng)絡(luò) I/O。
- 多路指的是多個(gè) TCP 連接（Socket 或 Channel）。
- 復(fù)用指的是復(fù)用一個(gè)或多個(gè)線程。
它的基本原理就是不再由應(yīng)用程序自己監(jiān)視連接，而是由內(nèi)核替應(yīng)用程序監(jiān)視文件描述符。
客戶端在操作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生具有不同事件類型的 socket。在服務(wù)端，I/O 多路復(fù)用程序（I/O Multiplexing Module）會(huì)把消息放入隊(duì)列中，然后通過文件事件分派器（File event Dispatcher），轉(zhuǎn)發(fā)到不同的事件處理器中。
多路復(fù)用有很多的實(shí)現(xiàn)，以 select 為例，當(dāng)用戶進(jìn)程調(diào)用了多路復(fù)用器，進(jìn)程會(huì)被阻塞。內(nèi)核會(huì)監(jiān)視多路復(fù)用器負(fù)責(zé)的所有 socket，當(dāng)任何一個(gè) socket 的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，多路復(fù)用器就會(huì)返回。這時(shí)候用戶進(jìn)程再調(diào)用 read 操作，把數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)拷貝到用戶空間。
所以，I/O 多路復(fù)用的特點(diǎn)是通過一種機(jī)制一個(gè)進(jìn)程能同時(shí)等待多個(gè)文件描述符，而這些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一個(gè)進(jìn)入讀就緒（readable）狀態(tài)，select()函數(shù)就可以返回。
4 高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，合理的數(shù)據(jù)編碼
在 Redis 中，常用的 5 種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景如下：
String：緩存、計(jì)數(shù)器、分布式鎖等。
List：鏈表、隊(duì)列、微博關(guān)注人時(shí)間軸列表等。
Hash：用戶信息、Hash 表等。
Set：去重、贊、踩、共同好友等。
Zset：訪問量排行榜、點(diǎn)擊量排行榜等。
具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何體現(xiàn)出高效，數(shù)據(jù)編碼又如何體現(xiàn)出合理，此處先留個(gè)坑，有待后面進(jìn)行填上。
5 過期數(shù)據(jù)的刪除對(duì) Redis 性能影響
當(dāng)我們對(duì)某些 key 設(shè)置了 expire 時(shí)，數(shù)據(jù)到了時(shí)間會(huì)自動(dòng)刪除。如果一個(gè)鍵過期了，它會(huì)在什么時(shí)候刪除呢？
下面介紹三種刪除策略：
定時(shí)刪除：在這是鍵的過期時(shí)間的同時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器 Timer，讓定時(shí)器在鍵過期時(shí)間來臨時(shí)立即執(zhí)行對(duì)過期鍵的刪除。
惰性刪除：鍵過期后不管，每次讀取該鍵時(shí)，判斷該鍵是否過期，如果過期刪除該鍵返回空。
定期刪除：每隔一段時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的過期鍵進(jìn)行一次檢查。
定時(shí)刪除：對(duì)內(nèi)存友好，對(duì) CPU 不友好。如果過期刪除的鍵比較多的時(shí)候，刪除鍵這一行為會(huì)占用相當(dāng)一部分 CPU 性能，會(huì)對(duì) Redis 的吞吐量造成一定影響。
惰性刪除：對(duì) CPU 友好，內(nèi)存不友好。如果很多鍵過期了，但在將來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒有很多客戶端訪問該鍵導(dǎo)致過期鍵不會(huì)被刪除，占用大量?jī)?nèi)存空間。
定期刪除：是定時(shí)刪除和惰性刪除的一種折中。每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次刪除過期鍵的操作，并且限制刪除操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率。
具體的操作如下：
Redis 會(huì)將每一個(gè)設(shè)置了 expire 的鍵存儲(chǔ)在一個(gè)獨(dú)立的字典中，以后會(huì)定時(shí)遍歷這個(gè)字典來刪除過期的 key。除了定時(shí)遍歷外，它還會(huì)使用惰性刪除策略來刪除過期的 key。
Redis 默認(rèn)每秒進(jìn)行十次過期掃描，過期掃描不會(huì)掃描所有過期字典中的 key，而是采用了一種簡(jiǎn)單的貪心策略。
從過期字典中隨機(jī)選擇 20 個(gè) key；刪除這 20 個(gè) key 中已過期的 key；如果過期 key 比例超過 1/4，那就重復(fù)步驟 1。
同時(shí)，為了保證在過期掃描期間不會(huì)出現(xiàn)過度循環(huán)，導(dǎo)致線程卡死，算法還增加了掃描時(shí)間上限，默認(rèn)不會(huì)超過 25ms。
