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## 面试题
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redis 和 memcached 有什么区别？redis 的线程模型是什么？为什么 redis 单线程却能支撑高并发？
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## 面试官心理分析
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这个是问 redis 的时候，最基本的问题吧，redis 最基本的一个内部原理和特点，就是 redis 实际上是个**单线程工作模型**，你要是这个都不知道，那后面玩儿 redis 的时候，出了问题岂不是什么都不知道？
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还有可能面试官会问问你 redis 和 memcached 的区别，但是 memcached 是早些年各大互联网公司常用的缓存方案，但是现在近几年基本都是 redis，没什么公司用 memcached 了。
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## 面试题剖析
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### redis 和 memcached 有啥区别？
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#### redis 支持复杂的数据结构
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redis 相比 memcached 来说，拥有[更多的数据结构](/docs/high-concurrency/redis-data-types.md)，能支持更丰富的数据操作。如果需要缓存能够支持更复杂的结构和操作， redis 会是不错的选择。
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#### redis 原生支持集群模式
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在 redis3.x 版本中，便能支持 cluster 模式，而 memcached 没有原生的集群模式，需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据。
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#### 性能对比
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由于 redis 只使用**单核**，而 memcached 可以使用**多核**，所以平均每一个核上 redis 在存储小数据时比 memcached 性能更高。而在 100k 以上的数据中，memcached 性能要高于 redis。虽然 redis 最近也在存储大数据的性能上进行优化，但是比起 memcached，还是稍有逊色。
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### redis 的线程模型
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redis 内部使用文件事件处理器 `file event handler`，这个文件事件处理器是单线程的，所以 redis 才叫做单线程的模型。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket，将产生事件的 socket 压入内存队列中，事件分派器根据 socket 上的事件类型来选择对应的事件处理器进行处理。
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文件事件处理器的结构包含 4 个部分：
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- 多个 socket
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- IO 多路复用程序
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- 文件事件分派器
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- 事件处理器（连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器）
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多个 socket 可能会并发产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是 IO 多路复用程序会监听多个 socket，会将产生事件的 socket 放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个 socket，根据 socket 的事件类型交给对应的事件处理器进行处理。
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来看客户端与 redis 的一次通信过程：
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要明白，通信是通过 socket 来完成的，不懂的同学可以先去看一看 socket 网络编程。
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首先，redis 服务端进程初始化的时候，会将 server socket 的 `AE_READABLE` 事件与连接应答处理器关联。
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客户端 socket01 向 redis 进程的 server socket 请求建立连接，此时 server socket 会产生一个 `AE_READABLE` 事件，IO 多路复用程序监听到 server socket 产生的事件后，将该 socket 压入队列中。文件事件分派器从队列中获取 socket，交给**连接应答处理器**。连接应答处理器会创建一个能与客户端通信的 socket01，并将该 socket01 的 `AE_READABLE` 事件与命令请求处理器关联。
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假设此时客户端发送了一个 `set key value` 请求，此时 redis 中的 socket01 会产生 `AE_READABLE` 事件，IO 多路复用程序将 socket01 压入队列，此时事件分派器从队列中获取到 socket01 产生的 `AE_READABLE` 事件，由于前面 socket01 的 `AE_READABLE` 事件已经与命令请求处理器关联，因此事件分派器将事件交给命令请求处理器来处理。命令请求处理器读取 socket01 的 `key value` 并在自己内存中完成 `key value` 的设置。操作完成后，它会将 socket01 的 `AE_WRITABLE` 事件与命令回复处理器关联。
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如果此时客户端准备好接收返回结果了，那么 redis 中的 socket01 会产生一个 `AE_WRITABLE` 事件，同样压入队列中，事件分派器找到相关联的命令回复处理器，由命令回复处理器对 socket01 输入本次操作的一个结果，比如 `ok`，之后解除 socket01 的 `AE_WRITABLE` 事件与命令回复处理器的关联。
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这样便完成了一次通信。关于 Redis 的一次通信过程，推荐读者阅读《[Redis 设计与实现——黄健宏](https://github.com/doocs/technical-books#database)》进行系统学习。
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### 为啥 redis 单线程模型也能效率这么高？
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- 纯内存操作。
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- 核心是基于非阻塞的 IO 多路复用机制。
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- C 语言实现，一般来说，C 语言实现的程序“距离”操作系统更近，执行速度相对会更快。
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- 单线程反而避免了多线程的频繁上下文切换问题，预防了多线程可能产生的竞争问题。
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