2023-06-03：redis中pipeline有什么好處，為什么要用 pipeline？

(相關(guān)資料圖)

答案2023-06-03：

Redis客戶端執(zhí)行一條命令通常包括以下四個(gè)階段：

1.發(fā)送命令：客戶端將要執(zhí)行的命令發(fā)送到Redis服務(wù)器。

2.命令排隊(duì)：Redis服務(wù)器將收到的命令放入隊(duì)列中，按照先進(jìn)先出（FIFO）的原則等待執(zhí)行。

3.命令執(zhí)行：當(dāng)Redis服務(wù)器輪到該命令時(shí)，執(zhí)行該命令并返回結(jié)果。在執(zhí)行期間，Redis服務(wù)器可能會(huì)讀取或修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，或者執(zhí)行其他操作。

4.返回結(jié)果：Redis服務(wù)器將結(jié)果返回給客戶端，客戶端可以使用該結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的操作。

其中，第1步和第4步所需的時(shí)間被稱為往返時(shí)間（Round Trip Time，RTT），即指數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膩砘貢r(shí)間。

Redis提供了批量操作命令（例如 mget、mset 等），這些命令允許客戶端一次發(fā)送多個(gè)命令或數(shù)據(jù)，并且將結(jié)果一次性返回給客戶端，有效地節(jié)約了往返時(shí)間（RTT）。

但是需要注意的是，雖然 Redis 提供了批量操作命令，但并不是所有命令都支持批量操作。例如，如果需要執(zhí)行 n 次 hgetall 命令，因?yàn)闆]有 mhgetall 命令等價(jià)于 MGET 命令，所以需要執(zhí)行 n 次單獨(dú)的 hgetall 命令，這將會(huì)消耗 n 次 RTT。

舉例：Redis的客戶端和服務(wù)端可能部署在不同的機(jī)器上。例如客戶端在本地，Redis服務(wù)器在阿里云的廣州，兩地直線距離約為800公里，那么1次RTT時(shí)間=800 x2/ ( 300000×2/3 ) =8毫秒，(光在真空中傳輸速度為每秒30萬公里,這里假設(shè)光纖為光速的2/3 )。而Redis命令真正執(zhí)行的時(shí)間通常在微秒(1000微妙=1毫秒)級(jí)別，所以才會(huì)有Redis 性能瓶頸是網(wǎng)絡(luò)這樣的說法。

為了解決這種需要頻繁與 Redis 服務(wù)器通信的問題，Redis 提供了 Pipeline（流水線）機(jī)制。Pipeline 可以將一組 Redis 命令進(jìn)行組裝，在一次 RTT 中將它們發(fā)送給 Redis，再將這組 Redis 命令的執(zhí)行結(jié)果按順序返回給客戶端。相比于單獨(dú)執(zhí)行每個(gè)命令并每個(gè)命令都需要一次 RTT 的方式，使用 Pipeline 可以大幅減少網(wǎng)絡(luò)延遲的數(shù)量。沒有使用Pipeline執(zhí)行了n條命令,整個(gè)過程需要n次RTT。

使用Pipeline 執(zhí)行了n次命令，整個(gè)過程只需要1次RTT。

Pipeline 并不是一個(gè)新的技術(shù)或機(jī)制，而是一種已經(jīng)被廣泛使用的技術(shù)。在其他技術(shù)中，例如數(shù)據(jù)庫、消息隊(duì)列和分布式系統(tǒng)等領(lǐng)域，也有類似的機(jī)制用于減少網(wǎng)絡(luò)延遲。

此外，在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，往返時(shí)間（RTT）可能會(huì)有所不同。例如，在同一數(shù)據(jù)中心內(nèi)的機(jī)器之間進(jìn)行通信時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)延遲較低，RTT 時(shí)間通常會(huì)更快。而當(dāng)兩個(gè)機(jī)器在不同的地理位置且距離較遠(yuǎn)時(shí)，RTT 時(shí)間可能會(huì)更長。

Redis 命令行客戶端 redis-cli 的 --pipe 選項(xiàng)實(shí)際上就是使用 Pipeline 機(jī)制，允許用戶一次性發(fā)送多個(gè) Redis 命令，并一次性接收多個(gè)命令的返回結(jié)果。這樣可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)量，并提高 Redis 的性能和可靠性。

但在大多數(shù)情況下，我們更傾向于使用 Java 語言的 Redis 客戶端中的 Pipeline。這是因?yàn)?Java 客戶端可以很方便地集成到應(yīng)用程序的代碼中，并且提供了更多的功能和靈活性。例如，Java 客戶端通常支持異步操作、連接池管理、失敗重試等特性，可以幫助開發(fā)者輕松地構(gòu)建高性能的 Redis 應(yīng)用程序。

總的來說，在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下非Pipeline和Pipeline執(zhí)行10000次set操作的效果，在執(zhí)行時(shí)間上的比對(duì)如下：

差距有100多倍。在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，執(zhí)行 10000 次 set 操作時(shí)，使用 Pipeline 和逐條執(zhí)行的速度差異可能會(huì)非常大。例如，在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)較大的情況下，Pipeline 的效果尤為明顯。據(jù)此可以得到如下兩個(gè)結(jié)論：

1.使用 Pipeline 執(zhí)行多個(gè) Redis 命令，通常比逐條執(zhí)行要快。這是因?yàn)?Pipeline 可以將多個(gè)命令一次性發(fā)送給 Redis 服務(wù)器，并一次性接收多個(gè)命令的返回結(jié)果，從而減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸和等待時(shí)間，提高了 Redis 的性能和響應(yīng)速度。

2.客戶端和服務(wù)端之間的網(wǎng)絡(luò)延遲越大，Pipeline 的優(yōu)勢越明顯。這是因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)延遲較大的情況下，每個(gè)命令執(zhí)行完成后需要等待很長時(shí)間才能執(zhí)行下一個(gè)命令。而使用 Pipeline，客戶端可以將多個(gè)命令一次性發(fā)送給 Redis 服務(wù)器，并一次性接收多個(gè)命令的返回結(jié)果，從而減少了等待時(shí)間，提高了 Redis 的性能和可靠性。