Redis的高并发和快速原因
1.redis是基于内存的，内存的读写速度非常快；
2.redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间；
3.redis使用多路复用技术，可以处理并发的连接。非阻塞IO 内部实现采用epoll，采用了epoll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用epoll的多路复用特性，绝不在io上浪费一点时间。
下面重点介绍单线程设计和IO多路复用核心设计快的原因。
为什么Redis是单线程的
1.官方答案
因为Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且CPU不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。
2.性能指标
关于redis的性能，官方网站也有，普通笔记本轻松处理每秒几十万的请求。
3.详细原因
1）不需要各种锁的性能消耗
Redis的数据结构并不全是简单的Key-Value，还有list，hash等复杂的结构，这些结构有可能会进行很细粒度的操作，比如在很长的列表后面添加一个元素，在hash当中添加或者删除
一个对象。这些操作可能就需要加非常多的锁，导致的结果是同步开销大大增加。
总之，在单线程的情况下，就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。
2）单线程多进程集群方案
单线程的威力实际上非常强大，每核心效率也非常高，多线程自然是可以比单线程有更高的性能上限，但是在今天的计算环境中，即使是单机多线程的上限也往往不能满足需要了，需要进一步摸索的是多服务器集群化的方案，这些方案中多线程的技术照样是用不上的。
所以单线程、多进程的集群不失为一个时髦的解决方案。
3）CPU消耗
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。
但是如果CPU成为Redis瓶颈，或者不想让服务器其他CUP核闲置，那怎么办？
可以考虑多起几个Redis进程，Redis是key-value数据库，不是关系数据库，数据之间没有约束。只要客户端分清哪些key放在哪个Redis进程上就可以了。
Redis单线程的优劣势
单进程单线程优势
代码更清晰，处理逻辑更简单
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
不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU
单进程单线程弊端
无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善；
IO多路复用技术
redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多连接的时候， 系统的高吞吐量。
多路-指的是多个socket连接，复用-指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路复用技术。
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（内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈），主要以上两点造就了Redis具有很高的吞吐量。
Redis高并发快总结
Redis是纯内存数据库，一般都是简单的存取操作，线程占用的时间很多，时间的花费主要集中在IO上，所以读取速度快。
再说一下IO，Redis使用的是非阻塞IO，IO多路复用，使用了单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减少了线程切换时上下文的切换和竞争。
Redis采用了单线程的模型，保证了每个操作的原子性，也减少了线程的上下文切换和竞争。
另外，数据结构也帮了不少忙，Redis全程使用hash结构，读取速度快，还有一些特殊的数据结构，对数据存储进行了优化，如压缩表，对短数据进行压缩存储，再如，跳表，使用有序的数据结构加快读取的速度。
还有一点，Redis采用自己实现的事件分离器，效率比较高，内部采用非阻塞的执行方式，吞吐能力比较大。
redis 内部使用文件事件处理器，这个文件事件处理器是单线程的，所以才称redis是单线程的。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。
文件事件处理器的结构包含 4 个部分：
多个 socket
IO 多路复用程序
文件事件分派器
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）
2、几个概念
（1）文件事件
a、含义
是对套接字操作的抽象， 每当一个套接字准备好执行连接应答（accept）、写入、读取、关闭等操作时， 就会产生一个相应的文件事件。也即文件事件是对套接字操作的映射，套接字的不同操作可产生对应的文件事件。
b、种类
AE_READABLE事件：当socket变得可读时(比如客户端对Redis执行write操作或者close操作),或者有新的可以应答的socket出现时(客户端对Redis执行connect操作),socket就会产生一个"AE_READABLE"事件
AE_WRITABLE事件：当socket变得可写的时候(客户端对Redis执行read操作),socket就会产生一个"AE_WRITABLE"事件
（2）IO 多路复用程序：用来监听多个socket是否产生了事件，并把产生了事件的socket放入到内存队列中
（3）文件事件分派器：依次从内存队列中取socket，然后根据socket产生的文件事件类型，把该事件交付给相应的事件处理器来执行和处理
（4）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
3、客户端与Redis通信的一次流程
（1）在Redis启动及初始化的时候，Redis预先将连接应答处理器跟"AE_READABLE"事件关联起来。接着如果一个客户端向Redis发起连接，此时server socket 就会产生一个"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，由连接应答处理器来处理从而与客户端建立连接，并创建客户端对应的socket，同时将这个socket的"AE_READABLE"事件跟命令请求处理器关联起来
（2）当客户端向Redis发起请求的时候(不管是读请求还是写请求,都一样)，首先就会在之前创建的客户端对应的socket上产生一个"AE_READABLE"事件，然后IO多路复用程序会监听到在之前创建的客户端对应的socket上产生了一个"AE_READABLE"事件,接着把这个socket放入一个队列中排队，然后由文件事件分派器从队列中获取socket交给对应的命令请求处理器来处理(因为之前在Redis启动并进行初始化的时候就已经预先将"AE_READABLE"事件跟命令请求处理器关联起来了)。之后命令请求处理器就会从之前创建的客户端对应的socket中读取请求相关的数据，然后在自己的内存中进行执行和处理
（3）当客户端请求处理完成后，Redis这边也准备好了给客户端的响应数据之后，就会(预先)将socket的"AE_WRITABLE"事件跟命令回复处理器关联起来，当客户端这边准备好读取响应数据时，就会在之前创建的客户端对应的socket上产生“AE_WRITABLE”事件，然后IO多路复用程序会监听到在之前创建的客户端对应的socket上产生了一个"AE_WRITABLE"事件，接着把这个socket放入一个队列中排队，然后由文件事件分派器从队列中获取socket交给对应的命令回复处理器来处理(因为之前在Redis这边准备好给客户端的响应数据之后就已经预先将"AE_WRITABLE"事件跟命令回复处理器关联起来了)，之后命令回复处理器就会向之前创建的客户端对应的socket输出/写入准备好的响应数据，最终返回给客户端,供客户端来读取
（4）当命令回复处理器将准备好的响应数据写完之后，就会删除之前创建的客户端对应的socket上的"AE_WRITABLE"事件和命令回复处理器的关联关系
4、支持高并发
纯内存操作。
核心是基于非阻塞的 IO 多路复用机制。
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。
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。
Redis为了高效的处理客户端的事件，并没有将持久化文件放在主线程里面进行处理，而是Redis在适当的时机fork子进程来异步的处理这种任务，Redis会fork子进程进行处理持久化文件操作（将数据写到RDB 文件中）。Redis还有一组异步任务处理线程，用于处理不需要主线程同步处理的工作，即处理一些低级别的事件（AOF文件重写）。
除了上面的还有
虚拟内存机制
Redis直接自己构建了VM机制 ，不会像一般的系统会调用系统函数处理，会浪费一定的时间去移动和请求。
Redis的虚拟内存机制是啥呢？
虚拟内存机制就是暂时把不经常访问的数据(冷数据)从内存交换到磁盘中，从而腾出宝贵的内存空间用于其它需要访问的数据(热数据)。通过VM功能可以实现冷热数据分离，使热数据仍在内存中、冷数据保存到磁盘。这样就可以避免因为内存不足而造成访问速度下降的问题。
合理的数据编码
Redis支持多种数据基本类型，每种基本类型对应不同的数据结构，每种数据结构对应不一样的编码。为了提高性能，Redis设计者总结出，数据结构最适合的编码搭配。
Redis是使用对象（redisObject）来表示数据库中的键值，当我们在 Redis 中创建一个键值对时，至少创建两个对象，一个对象是用做键值对的键对象，另一个是键值对的值对象。
