redis 由浅入深之 高级(管道技术和分区)解析

虾米哥 阅读:220 2021-03-31 22:41:59 评论:0

Redis 管道技术

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。

Redis 管道技术

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。

实例

查看 redis 管道,只需要启动 redis 实例并输入以下命令:

$(echo -en "PING\r\n SET w3ckey redis\r\nGET w3ckey\r\nINCR visitor\r\nINCR visitor\r\nINCR visitor\r\n"; sleep 10) | nc localhost 6379 
 
+PONG 
+OK 
redis 
:1 
:2 
:3 

以上实例中我们通过使用 PING 命令查看redis服务是否可用, 之后我们们设置了 w3ckey 的值为 redis,然后我们获取 w3ckey 的值并使得 visitor 自增 3 次。

在返回的结果中我们可以看到这些命令一次性向 redis 服务提交,并最终一次性读取所有服务端的响应


管道技术的优势

管道技术最显著的优势是提高了 redis 服务的性能。

一些测试数据

在下面的测试中,我们将使用Redis的Ruby客户端,支持管道技术特性,测试管道技术对速度的提升效果。

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  
} 

从处于局域网中的Mac OS X系统上执行上面这个简单脚本的数据表明,开启了管道操作后,往返时延已经被改善得相当低了。


Redis 分区

分区是分割数据到多个Redis实例的处理过程,因此每个实例只保存key的一个子集。

分区的优势

  • 通过利用多台计算机内存的和值,允许我们构造更大的数据库。
  • 通过多核和多台计算机,允许我们扩展计算能力;通过多台计算机和网络适配器,允许我们扩展网络带宽。

分区的不足

redis的一些特性在分区方面表现的不是很好:

  • 涉及多个key的操作通常是不被支持的。举例来说,当两个set映射到不同的redis实例上时,你就不能对这两个set执行交集操作。
  • 涉及多个key的redis事务不能使用。
  • 当使用分区时,数据处理较为复杂,比如你需要处理多个rdb/aof文件,并且从多个实例和主机备份持久化文件。
  • 增加或删除容量也比较复杂。redis集群大多数支持在运行时增加、删除节点的透明数据平衡的能力,但是类似于客户端分区、代理等其他系统则不支持这项特性。然而,一种叫做presharding的技术对此是有帮助的。

分区类型

Redis 有两种类型分区。 假设有4个Redis实例 R0,R1,R2,R3,和类似user:1,user:2这样的表示用户的多个key,对既定的key有多种不同方式来选择这个key存放在哪个实例中。也就是说,有不同的系统来映射某个key到某个Redis服务。

范围分区

最简单的分区方式是按范围分区,就是映射一定范围的对象到特定的Redis实例。

比如,ID从0到10000的用户会保存到实例R0,ID从10001到 20000的用户会保存到R1,以此类推。

这种方式是可行的,并且在实际中使用,不足就是要有一个区间范围到实例的映射表。这个表要被管理,同时还需要各 种对象的映射表,通常对Redis来说并非是好的方法。

哈希分区

另外一种分区方法是hash分区。这对任何key都适用,也无需是object_name:这种形式,像下面描述的一样简单:

  • 用一个hash函数将key转换为一个数字,比如使用crc32 hash函数。对key foobar执行crc32(foobar)会输出类似93024922的整数。
  • 对这个整数取模,将其转化为0-3之间的数字,就可以将这个整数映射到4个Redis实例中的一个了。93024922 % 4 = 2,就是说key foobar应该被存到R2实例中。注意:取模操作是取除的余数,通常在多种编程语言中用%操作符实现。

without pipelining 1.185238 seconds  
with pipelining 0.250783 seconds 

如你所见,开启管道后,我们的速度效率提升了5倍。

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