面试题：Redis EVALSHA命令性能调优与实践

Question

假设你在一个高并发的系统中使用Redis EVALSHA命令来执行复杂的Lua脚本，当前系统出现了性能瓶颈，你会从哪些方面入手进行性能分析与调优？请结合具体的性能指标和实际操作步骤进行阐述。

Answer 1

1. 分析脚本本身

• 性能指标：脚本执行时间。可通过在Lua脚本中添加local start = redis.call('TIME')记录开始时间，结尾添加local end = redis.call('TIME')，计算差值来获取脚本执行耗时。
• 实际操作步骤：
  • 检查脚本逻辑是否有冗余计算。例如，重复的条件判断、不必要的循环等。比如在循环中每次都进行复杂且结果不变的计算，可将其提取到循环外部。
  • 优化数据访问。尽量减少对Redis的不必要读写操作。若脚本中多次读取相同的键值对，可将其缓存到Lua变量中，减少Redis交互次数。

2. Redis 实例性能分析

• 性能指标：
  • CPU 使用率：通过top命令查看Redis进程占用的CPU情况。高CPU使用率可能表示Redis处理命令过于繁忙。
  • 内存使用情况：使用INFO memory命令查看内存使用相关指标，如used_memory。内存不足可能导致数据交换，影响性能。
• 实际操作步骤：
  • CPU相关：若CPU使用率高，检查是否有其他高负荷任务与Redis实例运行在同一服务器上，可考虑将其迁移。同时，查看Redis配置，合理调整maxclients、tcp-backlog等参数，避免过多连接处理消耗过多CPU资源。
  • 内存相关：若内存接近或达到上限，检查数据是否有过期策略未合理设置，导致大量无用数据占用内存。可通过config set maxmemory-policy设置合适的内存淘汰策略，如allkeys-lru（在所有键中使用LRU算法淘汰键）。

3. 网络性能分析

• 性能指标：
  • 网络延迟：使用ping命令测试服务器网络延迟，高延迟会影响Redis命令的响应速度。
  • 带宽利用率：通过iftop等工具查看网络带宽使用情况，若带宽占满可能导致数据传输缓慢。
• 实际操作步骤：
  • 网络延迟：检查网络连接是否稳定，是否存在网络抖动。可尝试更换网络线路，或者优化网络拓扑结构。
  • 带宽问题：若带宽不足，考虑升级网络带宽。同时，优化数据传输，如减少不必要的大数据量传输，对传输数据进行压缩等。

4. EVALSHA 命令本身的优化

• 性能指标：脚本缓存命中率。通过监控Redis日志或者自定义监控脚本，统计EVALSHA命令执行时，脚本是否命中缓存。低命中率意味着频繁加载脚本，影响性能。
• 实际操作步骤：
  • 确保在系统启动时或者合适的时机，将常用的Lua脚本提前通过SCRIPT LOAD命令加载到Redis缓存中，以提高EVALSHA的缓存命中率。
  • 避免频繁重新加载脚本。如果脚本有更新，尽量采用平滑过渡的方式，如先加载新脚本，通过一定的策略（如灰度发布）逐步切换到新脚本，而不是直接全部替换，导致缓存全部失效。