Redis管道为什么能保证原子性，这个红色管道到底有多牛

Redis管道（Pipeline）技术本身并不能保证原子性。 很多人一听到“管道”这个词，再联想到数据库事务的“原子性”，就误以为管道能把一堆命令打包成一个不可分割的原子操作，但这并不是Redis管道设计的初衷，这个误解非常普遍，所以我们必须在一开始就把它说清楚。（来源：Redis官方文档对Pipeline的说明，以及多位Redis专家如Josiah L. Carlson在《Redis in Action》中的阐述）

Redis管道到底是干什么的？它“牛”在什么地方？它的“牛”体现在解决另一个对性能至关重要的问题上：网络往返时间（Round-Trip Time, RTT）的消耗。

我们可以用一个非常生活化的例子来理解，假设你是一个顾客，Redis服务器是厨房里的厨师,你没有管道的情况是这样的：

1. 你对着厨房喊：“我要一个汉堡！”（发送命令1）
2. 然后你就在原地等着，厨师做好汉堡，递给你。（等待响应1）
3. 你收到汉堡后，又喊：“我还要一份薯条！”（发送命令2）
4. 继续等着，厨师炸好薯条，递给你。（等待响应2）
5. 你再喊：“再加一杯可乐！”（发送命令3）
6. 继续等，厨师打好可乐，递给你。（等待响应3）

这个过程里，你大部分时间都在“等待”，你每下一个新订单，都必须等到上一个订单完成才行，网络通信也是同理，客户端每发送一个命令，都必须等待服务器返回结果后，才能发送下一个，这期间网络传输的时间，就是RTT，如果客户端和服务器在地理上离得很远，比如一个在北京一个在上海，这个RTT可能达到几十毫秒，那么执行100个命令，光花在“路上”的时间就可能好几秒,这效率太低了。

我们看Redis管道是如何工作的，它就像你使用了一个“点餐单”：

1. 你拿一张纸，依次写下：“1个汉堡，1份薯条，1杯可乐。”（将多个命令一次性打包）
2. 你把这张完整的点餐单一次性交给厨师。（将打包好的命令一次性发送给Redis服务器）
3. 厨师收到单子后，按照顺序开始制作：先做汉堡，再炸薯条，最后打可乐。（服务器按顺序依次执行所有命令）
4. 厨师把做好的所有东西（汉堡、薯条、可乐）一起端给你。（服务器将所有命令的执行结果一次性返回给客户端）

看到了吗？使用管道后，你从“喊三次、等三次”变成了“交一次单子，等一次结果”。网络往返的次数从3次大幅降低到了1次，这才是管道最“牛”的地方——极大地提升了批量操作的性能，吞吐量可以得到数倍甚至数十倍的提升。（来源：Redis创始人Salvatore Sanfilippo在多篇技术博客中强调管道主要用于优化批量操作性能）

为什么大家会混淆“管道”和“原子性”呢？可能是因为管道在执行过程中，确实有一个特点：Redis服务器会保证在处理一个管道中的所有命令时，不会穿插执行其他客户端的命令。 也就是说，厨师在处理你那张点餐单的时候，他不会中途停下来去处理另一个客人的点餐请求，他必须把你单子上的所有菜品都做完,才会去服务下一个人。

这听起来很像“原子性”的“不可分割”的特性，对吧？但这只是一种“弱”的、执行过程中的隔离性，它并不等同于数据库事务的ACID里的原子性（Atomicity）。

真正的原子性意味着“要么全部成功，要么全部失败”，而Redis管道不具备这个保证，如果在厨师做到一半的时候，比如炸薯条时油锅着火了（相当于服务器在执行到某个命令时崩溃了），那么结果会是：汉堡已经做好了，但薯条和可乐没了，管道不会因为最后一个命令失败而把前面已经成功的命令撤销掉，它只是顺序执行,执行到哪儿算哪儿。

如果你需要真正的原子性，即要么三个命令都成功，要么都不生效，你应该使用Redis的 MULTI/EXEC 事务 或者 Lua脚本。

• 事务（MULTI/EXEC）：这相当于你不仅用了点餐单，还告诉厨师：“我这三样是一个套餐，必须一起出，少一样你就都别做了。”厨师会先收下你的所有指令（MULTI之后输入的命令被排队），当你说“现在就做”（EXEC）时,他再原子性地执行。
• Lua脚本：这更厉害了，相当于你派了一个助手进厨房，他手里拿着详细的菜谱（Lua脚本），在厨房里一气呵成地帮你完成所有步骤，这个脚本的执行在Redis中是绝对原子的，期间绝不会被其他命令打断，是原子性保证的最佳选择。（来源：Redis官方文档关于Transactions和Lua scripting的章节）

Redis管道真正的“牛”处在于：

1. 性能巨兽：通过批量打包和传输，极大减少了网络往返开销,是优化批量数据操作的终极利器。
2. 简单的美：实现逻辑清晰，使用起来非常简单，对于不需要严格原子性的场景,它是性价比最高的选择。

但它不是“原子性”的保证，把它理解成一个“批量命令快递员”比理解成一个“事务”要准确得多，下次当谈论Redis管道时，请记住它的核心优势是“快”，而不是“原子”，如果你既要“快”又要“原子”,那么Lua脚本往往是更强大的工具。