Redis教程(十三)：管線詳解

2020-10-28 21:41:06

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供稿：網(wǎng)友

一、請求應(yīng)答協(xié)議和RTT：

Redis是一種典型的基于C/S模型的TCP服務(wù)器。在客戶端與服務(wù)器的通訊過程中，通常都是客戶端率先發(fā)起請求，服務(wù)器在接收到請求后執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，最后再將獲取的數(shù)據(jù)或處理結(jié)果以應(yīng)答的方式發(fā)送給客戶端。在此過程中，客戶端都會以阻塞的方式等待服務(wù)器返回的結(jié)果。見如下命令序列：

復(fù)制代碼代碼如下:

 Client: INCR X
    Server: 1
    Client: INCR X
    Server: 2
    Client: INCR X
    Server: 3
    Client: INCR X
    Server: 4
 

在每一對請求與應(yīng)答的過程中，我們都不得不承受網(wǎng)絡(luò)傳輸所帶來的額外開銷。我們通常將這種開銷稱為RTT(Round Trip Time)?，F(xiàn)在我們假設(shè)每一次請求與應(yīng)答的RTT為250毫秒，而我們的服務(wù)器可以在一秒內(nèi)處理100k的數(shù)據(jù)，可結(jié)果則是我們的服務(wù)器每秒至多處理4條請求。要想解決這一性能問題，我們該如何進(jìn)行優(yōu)化呢？

二、管線(pipelining)：

Redis在很早的版本中就已經(jīng)提供了對命令管線的支持。在給出具體解釋之前，我們先將上面的同步應(yīng)答方式的例子改造為基于命令管線的異步應(yīng)答方式，這樣可以讓大家有一個更好的感性認(rèn)識。

復(fù)制代碼代碼如下:

    Client: INCR X
    Client: INCR X
    Client: INCR X
    Client: INCR X
    Server: 1
    Server: 2
    Server: 3
    Server: 4
 

    從以上示例可以看出，客戶端在發(fā)送命令之后，不用立刻等待來自服務(wù)器的應(yīng)答，而是可以繼續(xù)發(fā)送后面的命令。在命令發(fā)送完畢后，再一次性的讀取之前所有命令的應(yīng)答。這樣便節(jié)省了同步方式中RTT的開銷。
    最后需要說明的是，如果Redis服務(wù)器發(fā)現(xiàn)客戶端的請求是基于管線的，那么服務(wù)器端在接受到請求并處理之后，會將每條命令的應(yīng)答數(shù)據(jù)存入隊列，之后再發(fā)送到客戶端。

三、Benchmark：

以下是來自Redis官網(wǎng)的測試用例和測試結(jié)果。需要說明的是，該測試是基于loopback(127.0.0.1)的，因此RTT所占用的時間相對較少，如果是基于實際網(wǎng)絡(luò)接口，那么管線機制所帶來的性能提升就更為顯著了。

復(fù)制代碼代碼如下:

require 'rubygems'
    require 'redis'
    
    def bench(descr)
        start = Time.now
        yield
        puts "#{descr} #{Time.now-start} seconds"
    end
    
    def without_pipelining
        r = Redis.new
        10000.times {
            r.ping
        }
    end
    
    def with_pipelining
        r = Redis.new
        r.pipelined {
            10000.times {
                r.ping
            }
        }
    end
    
    bench("without pipelining") {
        without_pipelining
    }
    bench("with pipelining") {
        with_pipelining
    }
    //without pipelining 1.185238 seconds
    //with pipelining 0.250783 seconds