Redis性能篇（二）CPU核和NUMA架构的影响

Redis被广泛使用的一个很重要的原因是它的高性能。因此我们必要要重视所有可能影响Redis性能的因素、机制以及应对方案。影响Redis性能的五大方面的潜在因素，分别是：

这一讲，我们来学习一下CPU对Redis的性能影响及应对方法。

主流CPU架构

学习之前，我们先来了解主流CPU架构有哪些，有什么特点，以便我们更好地了解CPU是如何影响Redis的。

CPU多核架构

一个CPU处理器中一般有多个运行核心，称为物理核。
物理核包括私有的一级指令/数据缓存（L1缓存）和二级缓存（L2缓存）。
每个物理核会运行两个超线程，也叫作逻辑核。同一个物理核的逻辑核会共享使用L1、L2缓存。
不同的物理核共享三级缓存（L3缓存）

多CPU Socket架构

在多CPU架构上，应用程序可以在不同的处理器上运行。

应用程序在不同的Socket间调度运行时，访问之前的Socket的内存，这种访问属于远端内存访问。

和访问Socket直接连接的内存相比，远端内存访问会增加应用程序的延迟。

把这个架构称为非统一内存访问架构（Non-Uniform Memory Access，NUMA架构）。

CPU多核对Redis性能的影响

如果在CPU多核场景下，Redis实例被频繁调度到不同CPU核上运行的话，那么，对Redis实例的请求处理时间影响就更大了。每调度一次，一些请求就会受到运行时信息、指令和数据重新加载过程的影响，这就会导致某些请求的延迟明显高于其他请求。

要避免Redis总是在不同CPU核上来回调度执行。最直接的方法是把Redis实例和CPU核绑定了，让一个Redis实例固定运行在一个CPU核上。

通过taskset命令进行绑核：

taskset -c 0 ./redis-server

绑核不仅对降低尾延迟有好处，同样也能降低平均延迟、提升吞吐率，进而提升Redis性能。

CPU的NUMA架构对Redis性能的影响

在实际应用Redis时，有一种做法：为了提升Redis的网络性能，把操作系统的网络中断处理程序和CPU核绑定。

在CPU的NUMA架构下，当网络中断处理程序、Redis实例分别和CPU核绑定后，就会有一个潜在的风险：如果网络中断处理程序和Redis实例各自所绑的CPU核不在同一个CPU Socket上，那么，Redis实例读取网络数据时，就需要跨CPU Socket访问内存，这个过程会花费较多时间。

为了避免Redis跨CPU Socket访问网络数据，我们最好把网络中断程序和Redis实例绑在同一个CPU Socket上，这样一来，Redis实例就可以直接从本地内存读取网络数据了。

CPU的NUMA架构下进行绑定要注意CPU核的编号规则，可以执行lscpu命令来查看核的编号。

lscpu

Architecture: x86_64

...

NUMA node0 CPU(s): 0-5,12-17

NUMA node1 CPU(s): 6-11,18-23

...

不过，凡事都有两面性，绑核也存在一定的风险。接下来就来了解下它的潜在风险点和解决方案。

绑核的风险和解决方案

方案一：一个Redis实例对应绑一个物理核

在给Redis实例绑核时，我们不要把一个实例和一个逻辑核绑定，而要和一个物理核绑定，也就是说，把一个物理核的2个逻辑核都用上。

方案二：优化Redis源码

通过修改Redis源码，把子进程和后台线程绑到不同的CPU核上。

参考资料

17 | 为什么CPU结构也会影响Redis的性能？