作者 / 以码为梯

排版 / 以码为梯

文章字数 / 1357

阅读时长 / 5分钟

希望大家可以关注我[机智]

Redis 客户端和服务器使用基于 TCP 的称为 RESP（REdis Serialization Protocol ）的协议相互通信 ，在基于 TCP 的协议中，服务器和客户端通过请求/响应模型进行通信 。Redis 也是同样的工作方式，客户端发送请求，服务器处理命令，客户端以阻塞的方式等待响应 。

执行命令时，客户端发送命令到服务端，服务端执行完命令之后将结果返回到客户端。这个过程有以下步骤：

1. 客户端发送命令到服务器
2. 服务端对命令进行处理并得到结果
3. 服务端将处理结果返回给客户端
4. 客户端得到服务端响应继续后续请求或者重复步骤1

以上步骤中第一步和第三步因为网络传输所消耗的时间被称为RTT（Round Trip Time），而这个时间就是影响redis执行效率的因素之一。

假设RTT的时间为250ms，即使服务器能够支撑10万次/秒的请求，1秒能够执行的命令只有4个。

在第二步骤中因为Linux架构的原因，每次执行命令会调用read() 函数将指令从用户空间读取到内核空间并在执行完成之后调用write()将结果从内核空间写入到用户空间，这里的上下文切换是对执行速度的第二因素。

针对以上两点因素，Redis提供了pipeline功能，支持一次性发送多个命令，通过减少网络传输的次数的方式来减少网络传输的耗时以及上下文切换的时间。

通过抓包工具tcpdump可以看到使用pipeline之后传输的命令的变化。

pipeline对速度的提升有多大？

以下代码展示了10万条命令的执行情况，使用了pipeline比没有使用pipeline速度有明显提升。

在我的电脑上的执行结果为：不使用pipeline执行10万条命令的时间为24578ms，使用了pipeline执行10万条命令的时间为551ms。

测试执行结果

需要注意的是在使用pipeline发送命令时，不能一次性发送过多的命令，原因主要有以下两个：

1. redis服务端使用队列来存放需要执行的命令，过多的命令会对内存有所影响。
2. 客户端缓存太多的命令会增加耗时而且太多的命令也会给网络传输造成一定的影响。

可以采用分批执行的方式来避免占用过多内存，例如存在100万条命令，可以分10次每次执行10万条来执行。

Pipeline是原子的（atomic）吗

使用pipeline发送多条命令时，这些命令不是原子的。也就是说在多线程下使用pipeline批量执行命令时，多个线程执行的命令有可能会穿插执行，如果需要单个线程的命令不受其他线程命令影响则需要使用Redis的事务。

我们可以通过下面的例子来演示下：

创建两个线程，一个线程用于以pipeline的方式发送10万条incr命令，另一个线程向redis发送get命令。假设pipeline是原子性的，那么这个get名只会返回100000，否则则会返回多个中间值。

上面的例子的返回结果如下：

从上图中可以看到，在返回100000之前返回了很多中间值，这就说明以pipeline发送多条命令并不能保证这些命令的原子性。那么要想保证多个命令的原子性我们该怎么实现？

如何保证pipeline的原子性？

这就需要用到Redis的事务特性了，在多个命令之前增加multi命令，并在执行时使用exec来执行。那么我们对上面的incr方法略作修改，加上multi和exec就可以保证批量命令的原子性。

在修改之后，代码执行的结果如下：

可以看到返回结果直接就是100000，说明这是等所有incr命令都执行完之后才执行的get命令。

所以从本文可以看出pipeline只是用于节省网络传输的时间，如果需要保证命令的原子性还是需要使用redis的事务特性。

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