面试：Redis 是单线程，是怎么解决高并发问题的

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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：

1. uWSGI 生产环境的配置有两种方式一种是 socket，一种是 http，两种方式有什么区别?为什么你用 socket 而不用 http?

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：

[uwsgi] 
master = true 
chdir= /root/KeJiTuan/rearEnd 
socket = :8000 
#http = :8000 
socket = %(chdir)/uwsgi.socket 
wsgi-file = rearEnd/wsgi.py 
processes = 1 
threads = 4 
virtualenv = /root/KeJiTuan/env 
static-map = /static=/root/KeJiTuan/frontEnd/dist/static 
stats = %(chdir)/uwsgi.status 
pidfile = %(chdir)/uwsgi.pid 
daemonize = %(chdir)/uwsgi.log% 

如果你使用 http 选项配置 uWSGI，这样 uWSGI 本身就可以对外提供 http 服务，不会做任何有用的事情，这样的话，就需要将 NGINX 配置为使用 HTTP 与 uWSGI 对话，并且 NGINX 将不得不重写标头以表示它正在代理，并且最终会做更多的工作，因此性能不如 socket 方式。

也就是说，配置为 socket 其实用的就是 TCP 协议，配置为 http 用的就是 HTTP 协议，TCP 是传输层协议，更底层，程序处理的报文更小，性能更快，而 HTTP 是建立在 TCP 之上的应用层协议，需要处理更多的报文封装与解码。

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：

作者：柴小喵 链接：https://www.zhihu.com/question/28594409/answer/52835876 来源：知乎。

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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