I/O多路复用机制(Epoll)
多路I/O复用模型是利用 select、poll、epoll 可以同时监察多个流的 I/O 事件的能力,在空闲的时候,会把当前线程阻塞掉。当有一个或多个流有 I/O事件时,就从阻塞态中唤醒,于是程序就会轮询一遍所有的流(epoll 是只轮询那些真正发出了事件的流),并且只依次顺序的处理就绪的流,这种做法就避免了大量的无用操作。
这里“多路”指的是多个网络连接,“复用”指的是复用同一个线程。
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(尽量减少网络 IO 的时间消耗),且 Redis在内存中操作数据的速度非常快,也就是说内存内的操作不会成为影响Redis性能的瓶颈,主要由以上几点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。
(1)网络IO都是通过Socket实现,Server在某一个端口持续监听,客户端通过Socket(IP+Port)与服务器建立连接(ServerSocket.accept),成功建立连接之后,就可以使用Socket中封装的InputStream和OutputStream进行IO交互了。针对每个客户端,Server都会创建一个新线程专门用于处理
(2) 默认情况下,网络IO是阻塞模式,即服务器线程在数据到来之前处于【阻塞】状态,等到数据到达,会自动唤醒服务器线程,着手进行处理。阻塞模式下,一个线程只能处理一个流的IO事件
(3) 为了提升服务器线程处理效率,有以下三种思路
a、非阻塞【忙轮询】:采用死循环方式轮询每一个流,如果有IO事件就处理,这样可以使得一个线程可以处理多个流,但是效率不高,容易导致CPU空转
b、Select代理(无差别轮询):可以观察多个流的IO事件,如果所有流都没有IO事件,则将线程进入阻塞状态,如果有一个或多个发生了IO事件,则唤醒线程去处理。但是还是得遍历所有的流,才能找出哪些流需要处理。如果流个数为N,则时间复杂度为O(N)
c、Epoll代理:Select代理有一个缺点,线程在被唤醒后轮询所有的Stream,还是存在无效操作。 Epoll会哪个流发生了怎样的I/O事件通知处理线程,因此对这些流的操作都是有意义的,复杂度降低到了O(1)
多路复用机制打一个比方:
下面类比到真实的redis线程模型,如图
所示多路复用:
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