Redis 架构利用高性能运行逻辑（redis运行逻辑）

Redis （Remote Dictionary Server）是一个开源的高性能键值存储系统，它使用内存存储数据并支持持久化，同时支持多种数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合。Redis的出现解决了传统数据库存储大量的键值对时速度瓶颈的问题。本文将从Redis的架构和运行逻辑两方面来探讨Redis是如何实现高性能的。

一、Redis的架构

Redis的架构由单个事件循环机制实现，它包含一个主进程和多个工作进程，具体架构如下图所示：


在Redis中，主进程只负责监听socket连接，不具备真正的业务逻辑。一旦它监听到客户端连接到它的TCP端口上，它会将连接套接字传递给工作进程，然后等待新的连接。工作进程负责数据存储和操作等复杂的业务逻辑，然后将结果返回给主进程，由主进程将结果返回给客户端。

Redis的单个事件循环机制使得在不同的状态之间切换非常快。主进程通过epoll机制实现事件驱动，同时使用Watcher和Clients两个事件注册表管理Redis的事件。Watcher事件主要负责用户拓展，当Watcher事件被触发时，它会检查创建的文件描述符是否已准备好，如果准确的话Watcher会将客户端套接字加入到本地Clients表中，每个工作进程中都存有一个Clients表，用来快速索引客户端的信息。关于事件循环机制的实现，Redis将全局变量notification_pipe的读端套接字加入到所有客户端套接字的读事 件集中，并在每个工作子进程中实例化一个AsyncReadPipe，用于监听notification_pipe文件描述符上的读事件。当某个工作进程完成读写操作后，会将事件返回到notification_pipe描述符上，主进程从notification_pipe描述符中读取消息，并将结果发送给客户端。

Redis采用多个工作进程实现读写分离，这种方式可以有效的将数据操作分到各个工作进程中处理，以此提高Redis的并发度以及性能。同时Redis还使用了Linux中的共享内存技术，将所有工作进程中的数据结构放在共享内存中，从而共享数据，减少进程间的通信次数，进而提高性能。

二、Redis的运行逻辑

Redis的运行逻辑可以用以下代码概括：

“`python

# 连接Redis数据库

r = redis.Redis(host=’localhost’, port=6379, db=0)

# 把key/value写入到Redis中

r.set(‘foo’, ‘bar’)

# 从Redis中读取key对应的value

r.get(‘foo’)

当你在程序中调用以上代码时，会先进行网络连接，向Redis发送set命令，将键名为"foo"，键值为"bar"存储在Redis中，然后通过get命令获取键名为"foo"的键值并返回。在这整个过程中，Redis的实现原理是在对键值进行操作时获取了主进程 > 工作进程 > 网络接口的三级缓存机制，将数据尽可能的放在缓存中，减少了物理磁盘的IO次数，从而达到高性能的目的。

Redis的高性能主要源于以下原因：

1.内存存储机制。

Redis采用内存存储机制，数据通过内存读取，而不是从磁盘读取，从而提高了读写速度。

2.数据结构优化。

Redis支持多种数据结构，不论是字符串、哈希表、列表、集合还是有序集合，在Redis中都有专门的数据结构实现，从而达到最优化的性能。

3.多线程运行。

Redis采用多线程运行方式，将数据操作分配到各个工作进程中，加快处理速度。

4.持久化策略。

Redis支持持久化策略，可以将数据写入磁盘中，从而保证数据的稳定性与可靠性。

综上所述，Redis的高性能主要得益于它的单个事件循环机制，多线程并发的架构设计，以及内存存储，数据结构优化等优秀的机制。因此，Redis成为了现代分布式系统广泛使用的重要工具之一。