Redis 的管道技术

作者:@万明珠
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管道技术(Pipeline)是客户端提供的一种批处理技术,用于一次处理多个命令,从而提高整个交互的性能。

Redis 是单线程执行的,客户端先向服务端发送请求,服务端接收并处理请求、然后把结果返回给客户端,这种处理模式在非频繁请求时不会出现任何问题。

但如果出现集中的大批量请求时,因为每个请求都要经历先请求再响应的过程,这就会造成网络资源浪费。此时就需要管道技术来把所有的命令整合起来,一次性发送给服务端,服务端处理完毕之后一次性响应给客户端,这样就大大地提高了Redis的响应速度。

普通命令模式和管道模式的区别,如下图所示:

管道中命令越多,管道技术的作用就越大,相比于普通模式来说执行效率就越高。


管道技术解决了什么问题?

管道技术解决了多个命令集中请求时造成网络资源浪费的问题,加快了 Redis 的响应速度,让 Redis 拥有更高的运行速度。但要注意的一点是,管道技术本质上是客户端提供的功能,而非 Redis 服务端的功能。


管道技术使用

我们使用 Python 提供的 redis 模块来实现管道操作。

import time
import redis

client = redis.Redis(host="localhost")

# 生成一千个键值对,以列表的形式存储
# [(0, 0), (1, 1), ..., (1000, 1000)]
k_v = list(zip(range(1000), range(1000)))

start = time.perf_counter()
for _ in k_v:
    client.set(_[0], _[1])
end = time.perf_counter()     
print(f"不通过管道,耗时:{end - start}")

# 删除设置的 key
client.delete(*range(1000))

# 通过管道
start = time.perf_counter()
pipeline = client.pipeline()
for _ in k_v:
    pipeline.set(_[0], _[1])
pipeline.execute()  # 提交
end = time.perf_counter()
print(f"通过管道,耗时:{end - start}")
"""
不通过管道,耗时:0.11546838283538818
通过管道,耗时:0.021398565731942654
"""

从上面的结果可以看出,管道技术要比普通的执行快了 5 倍,当然这里的命令比较单一,不同的命令得到的速度上的差异会有不同。但是很明显,管道技术确实要比普通的命令执行快上很多很多。


管道技术需要注意的事项

管道技术虽然有它的优势,但在使用时还需注意以下几个细节:

  • 发送的命令数量不会被限制,但输入缓冲区也就是命令的最大存储体积为 1GB,当发送的命令超过此限制时,命令不会被执行,并且会被 Redis 服务器端断开链接;
  • 如果管道的数据过多可能会导致客户端的等待时间过长,导致网络阻塞;
  • 部分客户端自己本身也有缓冲区大小,如果管道命令没有执行或者是执行不完整,可以排查管道内的命令并尝试重新执行;

总结

使用管道技术可以解决多个命令执行时的网络等待,它是把多个命令整合到一起发送给服务端处理之后,统一返回给客户端。这样就免去了每条命令执行后都要等待的情况,从而有效地提高了程序的执行效率,但使用管道技术也要注意避免发送的命令过大,或管道内的数据太多而导致的网络阻塞。

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