Redis如何抗住100万QPS(4大核心技术)

Redis是大型架构基石,下面我详解Redis并发核心技术@mikechen

1. 纯内存操作

首先,Redis将数据全部驻留在内存中并采用高效的内存管理策略。

读写操作无需磁盘寻址,极大地降低了访问延迟并提升了吞吐量。

Redis如何抗住100万QPS(4大核心技术)

为什么内存决定了上限?,传统数据库的主要耗时:

磁盘 IO;

锁竞争;

复杂执行计划;

内存(RAM)的读写延迟通常在 100 纳秒 级别,而最快的 SSD 也在 10-100 微秒 级别,两者相差近 100~1000 倍。

 

2.多实例分片集群

其次,通过多实例分片与集群化部署,Redis将数据、与请求分散到多台节点或多个进程上。

水平扩展能力显著增强,单节点瓶颈被分摊,整体系统可线性扩展以应对百万级请求负载。

Redis如何抗住100万QPS(4大核心技术)

比如:

1 个实例 ≈ 10 万 QPS
10 个实例 ≈ 100 万 QPS

常见方式:

Redis Cluster(16384 Hash Slot);

Proxy 分片(Twemproxy / Codis)。

 

3. I/O 多路复用机制

第三,Redis基于事件驱动的I/O多路复用(如epoll/kqueue)实现单线程高并发处理。

避免了频繁的线程切换与锁竞争,使每个连接的事件都能被高效调度,从而在有限资源下处理大量并发连接。

Redis如何抗住100万QPS(4大核心技术)

Redis 使用 epoll(Linux 环境下)来监控成千上万个连接。

它不会为了每个连接创建一个线程,而是让一个线程轮询那些真正有数据进来的“活跃连接”。

现代进化 (Threaded I/O): 自 Redis 6.0 引入多线程 I/O 后,Redis 解决了“单线程处理网络读写报文”的瓶颈。

现在,解析数据包(耗 CPU)由多个 I/O 线程并行完成,而核心命令执行(修改内存)依然保持单线程,既安全又极快。

4. 优秀的数据结构

Redis 并没有直接使用 C 语言原生的简单结构,而是为每种场景定制了底层实现。

Redis如何抗住100万QPS(4大核心技术)

SDS (Simple Dynamic String): 预分配内存,获取字符串长度复杂度为 $O(1)$,避免了频繁的内存重分配。

跳表 (SkipList): 让有序集合(ZSet)在海量数据下依然能保持 $O(\log N)$ 的查询效率。

紧凑型结构 (ZipList / ListPack): 当数据量小时,使用连续内存存储。

极大提高了 CPU 缓存命中率(L1/L2 Cache),减少内存碎片。

陈睿mikechen

10年+大厂架构经验,资深技术专家,就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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