面试：Redis 是单线程，是怎么解决高并发问题的

面试：Redis 是单线程，是怎么解决高并发问题的

你好，我是强壮的病猫，在这里分享面经。这不，最近又面了一家公司，又是被虐，有几道题猫哥一时语塞，今天分享给你，以后碰到这类问题时可以试试反虐。

首先，得说下，无论哪一次面试，猫哥必然会被问到两个问题：

2-5 分钟的自我介绍。如果是外企或跨国企业或大厂，如果你能用英文流畅的自我介绍，必然是加分项，朋友们，离开校园后，英语的学习可别放弃。

你印象最深刻的一次问题解决经历，或者说你最有成就感的一次经历。这个通过你的描述，看看你对技术的兴趣，看看你解决问题的方法论，当然还有口语表达能力。

这两个问题还没有哪次面试不遇到的，要面试的同学，可要好好准备，多排练下，人生如戏，全靠演技。

然后，说下这次遇到的几个问题：

我当时直接说这个不太清楚为什么 socket 更好。一脸懵逼，懊恼自己当时只顾着这样用却不多想一下为什么要这样用。

参考回答：

通常情况下，Nginx 与 uWSGI 一起工作，Nginx 处理静态文件，将动态的接口请求转发给 uWSGI。这就是涉及 Nginx 与 uWSGI 以何种协议进行通信，Nginx 的 uwsgi_pass 选项告诉它使用特殊的 uWSGI 协议，而这种协议就是 uWSGI 的套接字使用的默认协议。

uwsgi.ini 示例：

因此生产环境 uWSGI 首选 socket 配置。

2. redis 是单线程，是怎么解决高并发问题的?

这个我当时是这样回答的：单线程想高并发，就是用到了类似 nginx 的事件循环之类的技术。

参考回答：

redis 是基于内存的，内存的读写速度非常快(纯内存); 数据存在内存中，数据结构用 HashMap，HashMap 的优势就是查找和操作的时间复杂度都是 O(1)。

redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间(避免线程切换的资源消耗)。

redis 使用 I/O 多路复用技术，可以处理高并发的连接(非阻塞I/O)。(如果你懂 I/O 多路复用，可以展开讲一讲，展示你钻研的深度)

写到这里，猫哥自己也产生了疑问，什么是事件循环，什么是 I/O 多路复用，两者有什么关系?于是找了找学习资料，整理如下，如有反对意见，请文末留言讨论。

事件循环是一种编程范式，通常，我们写服务器处理模型的程序时，有以下几种模型：

(1)每收到一个请求，创建一个新的进程，来处理该请求;(2)每收到一个请求，创建一个新的线程，来处理该请求;(3)每收到一个请求，放入一个事件列表，让主进程通过非阻塞 I/O 方式来处理请求;

第三种，就是事件驱动的方式，比如 Python 中的 协程就是事件循环，也大多数网络服务器采用的方式比如 Nginx。

比如说 javascript 吧，一大特点就是单线程，那为什你没有觉得浏览器中的 javascript 慢呢?肯定没有，对吧，因为 javascript 在处理 DOM 时也用到了事件循环。

单线程就意味着，所有任务需要排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务。如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。但是如果任务是计算型任务，CPU 忙不过来，等就等了，如果是 I/O 型任务，主线程完全可以不管 I/O 设备，而是挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务。等到 I/O 设备返回了结果，把挂起的任务继续执行下去。

也就是说主线程之外，有一个任务队列，只要异步任务(异步 I/O)有了结果，就在任务队列中放置一个事件，主线程中任务执行完就会去任务队列取出有结果的异步任务执行，具体过程如下图所示：

因为整个过程是不断循环的，这种运行机制又称事件循环。到这里，相信你已经对事件循环有一个比较清晰的印象了。

那什么是 I/O 多路复用?这里借用下知乎的高赞回答：

下面举一个例子，模拟一个 tcp 服务器处理 30 个客户 socket。假设你是一个老师，让 30 个学生解答一道题目，然后检查学生做的是否正确，你有下面几个选择：1. 第一种选择：按顺序逐个检查，先检查 A，然后是 B，之后是 C、D。。。这中间如果有一个学生卡住，全班都会被耽误。这种模式就好比，你用循环挨个处理 socket，根本不具有并发能力。2. 第二种选择：你创建 30 个分身，每个分身检查一个学生的答案是否正确。这种类似于为每一个用户创建一个进程或者线程处理连接。3. 第三种选择，你站在讲台上等，谁解答完谁举手。这时 C、D 举手，表示他们解答问题完毕，你下去依次检查 C、D 的答案，然后继续回到讲台上等。此时 E、A 又举手，然后去处理 E 和 A。。。这种就是 I/O 复用模型，Linux 下的 select、poll 和 epoll 就是干这个的。将用户 socket 对应的 fd 注册进 epoll，然后 epoll 帮你监听哪些 socket 上有消息到达，这样就避免了大量的无用操作。此时的 socket 应该采用非阻塞模式。这样，整个过程只在调用 select、poll、epoll 这些调用的时候才会阻塞，收发客户消息是不会阻塞的，整个进程或者线程就被充分利用起来，这就是事件驱动。

也就是说 select、poll、epoll 都是 I/O 多路复用的机制，区别如下

说到这里，你应该明白了，事件循环是一种编程范式，很多场景都可以这样来设计代码，而 I/O 多路复用是一种 I/O 模型，是操作系统提供的一种机制，与进程、线程的概念是等价的，也就是说现代操作系统提供三种并发机制：

多进程多线程I/O 多路复用

而 I/O 多路复用中的 epoll 用到了事件驱动，使得连接没有上限，提升了并发性能。

3. HTTP 中的 Keep-Alive 起什么作用，是怎么实现的?

参考回答：

HTTP 是建立在 TCP 之上的，每次建立连接，都要经历三次握手，每次断开链接都要四次挥手，建立和断开连接的成本都很高。

Keep-Alive 是一个通用消息头，允许消息发送者暗示连接的状态，还可以用来设置超时时长和最大请求数。

HTTP/1.1 200 OK Connection: keep-alive Content-Encoding: gzip Content-Type: text/html; charset=utf-8 Date: Thu, 11 Aug 2016 15:23:13 GMT Keep-Alive: timeout=5, max=1000 Last-Modified: Mon, 25 Jul 2016 04:32:39 GMT Server: Apache

Keep-Alive 使客户端到服务器端的连接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，Keep-Alive 功能避免了建立或者重新建立连接。现在的 Web 服务器，基本上都支持 HTTP Keep-Alive，Keep-Alive 带来以下优势：

较少的CPU和内存的使用(由于同时打开的连接的减少了)允许请求和应答的 HTTP 流水线降低拥塞控制 (TCP连接减少了)减少了后续请求的延迟(无需再进行握手)报告错误无需关闭 TCP 连接

劣势：

保持连接会让某些不必要的连接也占用服务器的资源，比如单个文件被不断请求的服务(例如图片存放网站)，Keep-Alive 可能会极大的影响性能，因为它在文件被请求之后还保持了不必要的连接很长时间。

HTTP Keep-Alive 是怎么实现的?

客户端发送 connection:Keep-Alive 头给服务端，且服务端也接受这个Keep-Alive 的话，两边对上暗号，这个连接就可以复用了，一个 HTTP 处理完之后，另外一个 HTTP 数据直接从这个连接走了。

当要断开连接时可以加入 Connection: close 关闭连接，当然也可以设置Keep-Alive 模式的属性，例如 Keep-Alive: timeout=5, max=100，表示这个TCP通道可以保持 5 秒，max=100，表示这个长连接最多接收 100 次请求就断开。

但是如果开启了 Keep-Alive模式，那么客户端如何知道某一次的响应结束了呢?

以下有两个方法：

如果是静态的响应数据，可以通过判断响应头部中的 Content-Length 字段，判断数据达到这个大小就知道数据传输结束了。

但是返回的数据是动态变化的，服务器不能第一时间知道数据长度，这样就没有 Content-Length 关键字了。这种情况下，服务器是分块传输数据的，Transfer-Encoding：chunk，这时候就要根据传输的数据块 chunk 来判断，数据传输结束的时候，最后的一个数据块 chunk 的长度是 0。

最后的话

面完后，猫哥就把自己回答的不是很好的问题记下来，然后去搜索一番，总结出来希望能帮到你，猫哥后续会不定期分享面试经验，如果有收获，不妨关注、在看、点赞支持一波。

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