面试题

如何优化频繁命令往返造成的性能瓶颈？

Redis 是一种基于客户端 - 服务端模型以及请求 / 响应协议的 TCP 服务。一个请求会遵循以下步骤：

• 客户端向服务端发送命令分四步 (发送命令→命令排队→命令执行→返回结果)，并监听 Socket 返回，通常以阻塞模式等待服务端响应。

• 服务端处理命令，并将结果返回给客户端。

上述两步称为：Round Trip Time （简称 RTT, 数据包往返于两端的时间）

如果同时需要执行大量的命令，那么就要等待上一条命令应答后再执行，这中间不仅仅多了 RTT（Round Time Trip），而且还频繁调用系统 IO，发送网络请求，同时需要 redis 调用多次 read () 和 write () 系统方法，系统方法会将数据从用户态转移到内核态，这样就会对进程上下文有比较大的影响了，性能较差。

管道概述

https://redis.io/docs/manual/pipelining/ (opens in a new tab)

管道（pipeline）可以一次性发送多条命令给服务端，服务端依次处理完完毕后，通过一条响应一次性将结果返回，通过减少客户端与 redis 的通信次数来实现降低往返延时时间。pipeline 实现的原理是队列，先进先出特性就保证数据的顺序性。

Pipeline 是为了解决 RTT 往返回时，仅仅是将命令打包一次发送，对整个 Redis 的执行不造成其他任何影响。批处理命令变种优化措施，类似 Redis 的原生批命令（mget 和 mset）。

使用

root@redis:/data# cat cmd.txt 
set k100 v100
set k200 v200
hset k300 name tom
hset k300 age 18
lpush list 1 2 3 4 5
root@redis:/data# cat cmd.txt | redis-cli -a password --pipe
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
All data transferred. Waiting for the last reply...
Last reply received from server.
errors: 0, replies: 5
root@redis:/data# 

总结

• Pipeline 与原生批量命令对比

  • 原生批量命令是原子性（例如：mset，mget），pipeline 是非原子性；
  • 原生批量命令一次执行执行一种命令，pipeline 支持批量执行不同命令；
  • 原生批量命令是服务端实现，而 pipeline 需要服务端与客户端共同完成。

• Pipeline 与事务对比

  • 事务具有原子性，管道不具有原子性；
  • 管道一次性将多一条命令发送到服务器，事务是一条一条的发，事务只有在接收到 exec 命令后才会执行，管道不会；
  • 执行事务时会阻塞其他命令的执行，而执行管道中的命令时不会。

• 使用 Pipeline 注意事项

  • pipeline 缓冲的指令只是会依次执行，不保证原子性，如果执行中指令发生异常，会将继续执行后续的指令；
  • 使用 pipeline 组装的命令个数不能太多，不然数据量过大客户端阻塞的时间可能过久，同时服务端此时也被迫回复一个队列答复，占用内存。