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【Redis到底有多快】

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Redis采用的是基于内存的采用的是单进程单线程模型的KV数据库,由C语言编写。官方提供的数据是可以达到100000+的qps。这个数据不比采用单进程多线程的同样基于内存的KV数据库Memcached差。

 

Redis快的主要原因是:

完全基于内存

数据结构简单,对数据操作也简单

使用多路 I/O 复用模型

 

 

 

单进程单线程好处

代码更清晰,处理逻辑更简单

不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗

不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU

 

 

单进程单线程弊端

无法发挥多核CPU性能,不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善;

其他一些优秀的开源软件采用的模型

 

多进程单线程模型:Nginx

单进程多线程模型:Memcached

 

 

 

影响 Redis 性能的因素

有几个因素直接决定 Redis 的性能。它们能够改变基准测试的结果, 所以我们必须注意到它们。一般情况下,Redis 默认参数已经可以提供足够的性能, 不需要调优。

  • 网络带宽和延迟通常是最大短板。建议在基准测试之前使用 ping 来检查服务端到客户端的延迟。根据带宽,可以计算出最大吞吐量。 比如将 4 KB 的字符串塞入 Redis,吞吐量是 100000 q/s,那么实际需要 3.2 Gbits/s 的带宽,所以需要 10 GBits/s 网络连接, 1 Gbits/s 是不够的。 在很多线上服务中,Redis 吞吐会先被网络带宽限制住,而不是 CPU。 为了达到高吞吐量突破 TCP/IP 限制,最后采用 10 Gbits/s 的网卡, 或者多个 1 Gbits/s 网卡。
  • CPU 是另外一个重要的影响因素,由于是单线程模型,Redis 更喜欢大缓存快速 CPU, 而不是多核。这种场景下面,比较推荐 Intel CPU。AMD CPU 可能只有 Intel CPU 的一半性能(通过对 Nehalem EP/Westmere EP/Sandy 平台的对比)。 当其他条件相当时候,CPU 就成了 redis-benchmark 的限制因素。
  • 在小对象存取时候,内存速度和带宽看上去不是很重要,但是对大对象(> 10 KB), 它就变得重要起来。不过通常情况下面,倒不至于为了优化 Redis 而购买更高性能的内存模块。
  • Redis 在 VM 上会变慢。虚拟化对普通操作会有额外的消耗,Redis 对系统调用和网络终端不会有太多的 overhead。建议把 Redis 运行在物理机器上, 特别是当你很在意延迟时候。在最先进的虚拟化设备(VMWare)上面,redis-benchmark 的测试结果比物理机器上慢了一倍,很多 CPU 时间被消费在系统调用和中断上面。
  • 如果服务器和客户端都运行在同一个机器上面,那么 TCP/IP loopback 和 unix domain sockets 都可以使用。对 Linux 来说,使用 unix socket 可以比 TCP/IP loopback 快 50%。 默认 redis-benchmark 是使用 TCP/IP loopback。
  • 当大量使用 pipelining 时候,unix domain sockets 的优势就不那么明显了。
  • 当使用网络连接时,并且以太网网数据包在 1500 bytes 以下时, 将多条命令包装成 pipelining 可以大大提高效率。
  • 在多核 CPU 服务器上面,Redis 的性能还依赖 NUMA 配置和 处理器绑定位置。 最明显的影响是 redis-benchmark 会随机使用 CPU 内核。为了获得精准的结果, 需要使用固定处理器工具(在 Linux 上可以使用 taskset 或 numactl)。 最有效的办法是将客户端和服务端分离到两个不同的 CPU 来高校使用三级缓存。 
  • 在高配置下面,客户端的连接数也是一个重要的因素。得益于 epoll/kqueue, Redis 的事件循环具有相当可扩展性。Redis 已经在超过 60000 连接下面基准测试过, 仍然可以维持 50000 q/s。一条经验法则是,30000 的连接数只有 100 连接的一半吞吐量。 
  • 在高配置下面,可以通过调优 NIC 来获得更高性能。最高性能在绑定 Rx/Tx 队列和 CPU 内核下面才能达到,还需要开启 RPS(网卡中断负载均衡)。更多信息可以在 thread 。Jumbo frames 还可以在大对象使用时候获得更高性能。
  • 在不同平台下面,Redis 可以被编译成不同的内存分配方式(libc malloc, jemalloc, tcmalloc),他们在不同速度、连续和非连续片段下会有不一样的表现。 如果你不是自己编译的 Redis,可以使用 INFO 命令来检查内存分配方式。 请注意,大部分基准测试不会长时间运行来感知不同分配模式下面的差异, 只能通过生产环境下面的 Redis 实例来查看。
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