Redis的提高吞吐量和减少延时的思考

在设计分布式系统时,除了考虑并发数及扩展能力外,很多场景下需要考虑相应时间。在供网络带宽和平台确定的情况,保证高并发的同时确保响应时间提高吞吐量,主要有两个方面思路:

  • 减少网络交互次数。
  • 选择压缩比较高的数据存储协议。例如,存储google buffer的协议的消息而不是文本或者JSON。

对于Redis来说,提高网络使用率降低响应时间,至少可以从以下三个方面考虑:

  • 1、使用m系统命令
  • 2、使用pipeline
  • 3、使用异步代替同步

1、 使用m系统命令

Redis提供m系列的命令可以支持多条命令一下操作。

  • 对于string,可以进行mset/mget
  • 对于hash,可以进行hgetall,hmget/hmset
    如果是普通的规则数据,建模时使用string/hash方式存储,可以考虑使用上述命令进行批量操作提高性能。

2、使用pipeline

Redis 管道技术可以在服务端未响应时,客户端可以继续向服务端发送请求,并最终一次性读取所有服务端的响应。使用redis的C客户端支持pipelie的示例如下:

redisReply *reply;
redisAppendCommand(context,"SET foo bar");
redisAppendCommand(context,"GET foo");
redisGetReply(context,&reply); // reply for SET
freeReplyObject(reply);
redisGetReply(context,&reply); // reply for GET
freeReplyObject(reply);

3、使用异步代替同步

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。这意味着通常情况下一个请求会遵循以下步骤:

  • 客户端向服务端发送一个查询请求,并监听Socket返回,通常是以阻塞模式,等待服务端响应。
  • 服务端处理命令,并将结果返回给客户端。
    这是一种典型的同步模式,接口如下。
redisContext *redisConnect(const char *ip, int port);
void *redisCommand(redisContext *c, const char *format, ...);
void freeReplyObject(void *reply);

异步和同步不同的是,发生命令时,无需等待返回,可以继续发送下一个命令,从而提高了性能。

redisAsyncContext *redisAsyncConnect(const char *ip, int port);
int redisAsyncSetConnectCallback(redisAsyncContext *ac, redisConnectCallback *fn);
int redisAsyncSetDisconnectCallback(redisAsyncContext *ac, redisDisconnectCallback *fn);
void redisAsyncDisconnect(redisAsyncContext *ac);
void redisAsyncFree(redisAsyncContext *ac);

/* Command functions for an async context. Write the command to the
 * output buffer and register the provided callback. */
int redisvAsyncCommand(redisAsyncContext *ac, redisCallbackFn *fn, void *privdata, const char *format, va_list ap);
int redisAsyncCommand(redisAsyncContext *ac, redisCallbackFn *fn, void *privdata, const char *format, ...);

异步事件模型可以是ae,libevent,libuv,libev等。使用ae示例代码如下:

int main (int argc, char **argv) {
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

    redisAsyncContext *c = redisAsyncConnect("127.0.0.1", 6379);
    if (c->err) {
        /* Let *c leak for now... */
        printf("Error: %s\n", c->errstr);
        return 1;
    }

    loop = aeCreateEventLoop(64);
    redisAeAttach(loop, c);
    redisAsyncSetConnectCallback(c,connectCallback);
    redisAsyncSetDisconnectCallback(c,disconnectCallback);
    redisAsyncCommand(c, NULL, NULL, "SET key %b", argv[argc-1], strlen(argv[argc-1]));
    redisAsyncCommand(c, getCallback, (char*)"end-1", "GET key");
    aeMain(loop);
    return 0;
}

注意:最后一次redisAsyncCommand时,在回调函数getCallback中需要redisAsyncDisconnect。

小结

综合上述三种方式,第一种最简单,第三种方式比较复杂,需要通过回掉函数进行相关额外操作。最优选择1,如果不满足时,可以不满足时,需要考虑结合第二种方式。在Cluster模式需要考虑Batch的操作最好在一个Node,否则会存在跳转,影响性能。另外每个batch的数据量不宜太大,否则会造成拥塞影响后续操作的影响时间。

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