Redis源码改多线程升级，想法和实现还在摸索中

关于Redis源码改成多线程的这个想法,其实并不是一个新鲜的话题，但确实是一个让很多对Redis内部机制感兴趣的人和开发者不断思考和摸索的领域，这个想法的根源在于，随着硬件的发展，多核CPU已经成为标配，而Redis最经典的版本（在6.0版本引入多线程IO之前）是单线程模型的，这意味着它在一个时间点只能使用一个CPU核心，虽然单线程模型避免了锁的竞争，简化了实现，保证了原子性操作，但在处理非常高的网络I/O负载时，可能会成为瓶颈。

这个摸索的过程,很大程度上是围绕着如何在不破坏Redis核心优势——简单、快速、稳定——的前提下，巧妙地引入并发能力，根据网络上一些技术社区的讨论和少数技术先驱的博客分享，大家的想法主要集中在几个层面，而不是简单粗暴地把所有东西都变成多线程。

一个普遍的共识是,绝对不能把处理命令的核心逻辑多线程化，Redis的单线程命令处理是其原子性的基石，你执行一个INCR命令，或者一个MULTI/EXEC事务，单线程保证了在执行过程中不会有其他命令插队，这极大地简化了复杂度，如果把这个核心逻辑改成多线程，就需要引入复杂的锁机制，很可能导致性能不升反降，而且代码会变得难以维护和调试，摸索的方向基本都是“外围多线程，核心单线程”。

Redis官方在6.0版本中引入的多线程I/O，其实就是这种思路的成功实践，根据其发布说明和相关技术解析，它的做法是：使用多个线程来处理网络I/O，就是数据的读取（read）、协议的解析（parse）以及数据的发送（write），真正执行命令（command execution）这个最耗CPU的步骤，依然由主线程单线完成，这样，当有大量客户端连接时，I/O线程可以并行地将命令数据读好、解析好，然后放进一个队列里，主线程再按顺序从这个队列中取出并执行命令，最后将结果交给I/O线程去并行发送给客户端，这种做法，有效地将耗时的I/O操作并行化了，缓解了网络I/O的瓶颈，而核心的数据操作依然是原子和安全的。

在官方这个实现之外,还有哪些摸索中的想法呢？根据一些开源社区和个人的实验性项目，主要有以下几个方向：

后台任务的并行化： Redis有很多后台任务，比如持久化（RDB和AOF的生成）、过期键的淘汰、大Key的异步删除等，这些任务在传统单线程模型中，虽然大多在后台子进程或惰性处理中完成，但有时仍会对主线程产生一定影响（比如AOF的fsync同步写盘会阻塞主线程），一个摸索的思路是，将这些后台任务更彻底地交给独立的、专用的线程池去处理，这样，主线程可以完全不受干扰地处理命令请求，当需要删除一个非常大的Hash键时，可以将其丢给一个“垃圾回收”线程去慢慢删除，主线程立即返回，这可以避免删除大Key导致的服务器停顿，这个想法其实在Redis的一些后续版本中已经部分实现了，比如异步删除功能。

只读命令的并行处理： 这是一个更大胆但也更复杂的想法，既然写命令和具有副作用的命令需要严格的顺序性，那么那些纯粹的只读命令（比如GET、HGET、SMEMBERS等）是否可以被并行处理呢？理论上，只要数据不变，多个线程同时读取同一个数据是安全的，摸索的思路是，可以设计一个机制，让只读命令在某些条件下（比如不在事务中、不涉及Watch）被分发到多个工作线程上执行，但这会带来巨大的挑战：如何保证在读取的瞬间数据确实没有发生变化？可能需要类似“快照”的机制，或者精细的版本控制，实现起来非常复杂，容易出错，目前这更多停留在理论探讨和极少数实验性尝试阶段。

基于数据分片的内部多线程： 这有点像在单个Redis实例内部模拟Redis Cluster的模式，想法是将实例内部的数据分成多个槽（slot），每个槽由一个独立的线程来处理，这样，对不同槽的操作就可以真正并行执行，但问题在于，对于涉及多个Key的操作（比如跨槽的MGET，或者SINTER这种集合运算），就需要跨线程协调，这又会引入复杂的锁和同步问题，很可能抵消掉并行带来的好处，这个想法的实践难度非常高。

对Redis源码进行多线程升级的摸索,是一个在“性能”和“复杂度”之间不断权衡的过程，官方的多线程I/O是一个优雅且成功的折中方案，而更进一步的并行化，目前看来，风险远大于收益，大多数摸索者最终的体会是，与其冒着破坏Redis稳定性的风险去改造其核心架构，不如直接使用Redis Cluster进行水平扩展，这才是更成熟、更可控的提升整体吞吐量的方式，这种摸索过程本身极具价值，它加深了开发者对并发编程、数据库内核设计的理解，也间接推动了Redis官方版本的持续优化。