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Redis 为什么快？——四大核心原因 + 技术细节
1. 纯内存操作（In-Memory Storage）
- Redis 所有数据都存放在 内存（RAM）中，而非磁盘。
- 内存访问的速度约为 纳秒级（10⁻⁹s），比磁盘 I/O（毫秒级）快数千倍。
- 只有持久化（RDB/AOF）或备份时才会访问磁盘。
对比：
数据库（MySQL）每次查询都需要磁盘 I/O，而 Redis 直接从内存返回结果。
2. 单线程模型（Single Thread）
- Redis 的核心执行逻辑是 单线程处理命令请求（6.x后I/O多线程，但核心逻辑仍单线程）。
- 这样避免了多线程带来的 锁竞争、上下文切换 等性能损耗。
- 由于 Redis 的每个操作都是 O(1) 或 O(log N)，单线程仍能支撑 10万+ QPS。
📌 重点：
Redis 的瓶颈在于 网络带宽与CPU性能，而不是线程数量。
3. 非阻塞 I/O（IO Multiplexing）
- Redis 使用 I/O 多路复用模型（epoll / select / kqueue）处理并发连接。
- 可以同时监听成千上万个客户端的请求，不会被某个慢请求阻塞。
- Redis 内部使用事件循环机制： epoll -> 监听事件 -> 就绪队列 -> 执行命令 -> 返回结果
类比：
一个服务员（线程）同时监控多张桌子（连接），哪桌需要就先服务谁。
4. 高效的数据结构与编码优化
Redis 的底层数据结构设计非常精细，采用 空间换时间 策略：
| Redis类型 | 底层结构 | 优化点 |
|---|---|---|
| String | SDS（简单动态字符串） | 预分配空间、O(1)长度计算 |
| List | 双端链表/压缩列表 | 插入删除快 |
| Hash | 哈希表/ZipList | 小对象内存紧凑 |
| Set | 哈希表/整数数组 | 高效去重与集合运算 |
| ZSet | 跳表 + 哈希表 | 排序高效（O(log N)） |
Redis 在不同大小下会自动选择最优结构（如 ZipList、QuickList 等）。
5. 额外性能优化机制
- Pipeline 批处理：减少网络RTT往返次数。
- Cluster分片：分布多节点横向扩展性能。
- Lazy-free机制：异步删除大Key防止阻塞。
- IO线程（Redis 6+）：读写IO可以多线程并行处理。
