Redis 的操作为什么是的原子性的详解

原子性

原子性是数据库的事务中的特性。在数据库事务的情景下，原子性指的是：一个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。

对于Redis而言，命令的原子性指的是：一个操作的不可以再分，操作要么执行，要么不执行。

Redis操作原子性的原因

Redis的操作之所以是原子性的，是因为Redis是单线程的。

由于对操作系统相关的知识不是很熟悉，从上面这句话并不能真正理解Redis操作是原子性的原因，进一步查阅进程与线程的概念及其区别。

 

进程与线程

进程

计算机中已执行程序的实体。比如，一个启动了的php-fpm，就是一个进程。

线程

操作系统能够进行运算调度的最小单元。它被包含在进程之中，是进程的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。比如，mysql运行时，mysql启动后，该mysql服务就是一个进程，而mysql的连接、查询的操作，就是线程。

进程与线程的区别

• 资源（如打开文件）：进程间的资源相互独立，同一进程的各线程间共享资源。某进程的线程在其他进程不可见。

• 通信：进程间通信：消息传递、同步、共享内存、远程过程调用、管道。线程间通信：直接读写进程数据段（需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性）。

• 调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

线程，是操作系统最小的执行单元，在单线程程序中，任务一个一个地做，必须做完一个任务后，才会去做另一个任务。

Redis在并发中的表现

Redis的API是原子性的操作，那么多个命令在并发中也是原子性的吗？

看看下面这段代码：

$redis= newRedis();

$redis->connect('127.0.0.1',6379);

for($i= 0;$iget('val');

$num++;

$redis->set('val',$num);

usleep(10000);

}

用两个终端执行上面的程序，发现val的结果是小于2000的值，那么可以知道，在程序中执行多个Redis命令并非是原子性的，这也和普通数据库的表现是一样的。

如果想在上面的程序中实现原子性，可以将get和set改成单命令操作，比如incr，或者使用Redis的事务，或者使用Redis+Lua的方式实现。

总结

综上所述，对Redis来说，执行get、set以及eval等API，都是一个一个的任务，这些任务都会由Redis的线程去负责执行，任务要么执行成功，要么执行失败，这就是Redis的命令是原子性的原因。

Redis本身提供的所有API都是原子操作，Redis中的事务其实是要保证批量操作的原子性。

 

四、Redis为什么这么快

1、完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)；

2、数据结构简单，对数据操作也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的；

3、采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；

4、使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；

5、使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis直接自己构建了VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求；

以上几点都比较好理解，下边我们针对多路 I/O 复用模型进行简单的探讨：

（1）多路 I/O 复用模型

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。