推陈出新 – Valkey 性能测试：探索版本变迁与云托管的效能提升

自 Redis Labs 2024 年 3 月 20 日将 BSD-3-clause 源码使用协议修改为 RSAv2 和 SSPLv1 协议，包括亚马逊云科技在内的 40 多家公司持续投入在 Valkey 项目上。上篇博客介绍了 Valkey 的新特性，那用户最关心的性能部分表现如何？和 Redis 相比是否有性能提升或者下降？通过多个全面的性能测试对比，我们来一探究竟。

一、性能测试整体概述

本文中对自建/托管 Redis/Valkey 在不同版本、不同 EC2 实例规格进行了对比测试，得出 2 个主要结论：1. 托管 Valkey7.2/托管 Redis7.1 性能均优于自建 Redis7.2.4；2. 随着新的版本迭代，新的 Valkey/Redis 托管版本性能优于老的托管版本。下面，让我们深入了解各个版本在不同场景下的具体表现。

二、压测环境和压测方式

在压测环境上，考虑到会进行非常高的 QPS 压测，为确保不因为施压端带宽等资源成为瓶颈点，因此施压端统一使用了 EC2 C7i.16xlarge 的规格，EC2 规格表请参考该链接。

在 Valkey/Redis 中，存在一个参数 io-threads，对应着 Valkey 中运行任务的线程数。通过增加 IO 线程数，Redis 可以并行处理更多的网络 IO 操作，减少单线程处理的瓶颈。这样可以显著提高 Redis 处理网络请求的能力，尤其在高并发场景下，可以显著提升整体性能和吞吐量。亚马逊云科技已经在托管的服务中做了最适配的设置，对于自建 Valkey，可以按照需要设置。在不同 EC2 规格下推荐的 io–threads 设置也是不同，官方关于 io–threads 配置建议为：So for instance if you have a four cores boxes, try to use 2 or 3 I/O threads, if you have a 8 cores, try to use 6 threads. 详情请参考 Valkey 官方介绍。

三、压测对比和分析

3.1 托管 Valkey 7.2 与托管 Redis 7.1 、托管 Redis 6.2 对比

测试目的：测试不同版本的托管 ElastiCache 服务的性能对比表现。

测试结果：

在服务端使用 r7g.4xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 托管 Redis 7.1 和托管 Valkey 7.2 Get QPS 均能超过 100W
• 不论 Set 还是 Get，托管 Redis 和 Valkey 7.x 版本性能均好于 Redis 6.x 版本
• 托管 Redis 7.1 版本和托管 Valkey 7.2 版本在 4xlarge 的摸高测试下比较接近

压测结论：在 4xlarge 机型下，托管 Valkey 7.2/托管 Redis 7.1 性能均好于托管 Redis 6.2，特别是高并发场景下性能表现要更好。

3.2 托管 Valkey 7.2 与托管 Redis 7.1、自建 Redis 7.2 对比

测试目的：评估托管 Valkey 与自建 Redis 在不同 EC2 规格下对比的性能表现

3.2.1 服务器规格为 r7g.xlarge，自建环境 io-threads 配置为 4

测试结果：

在 Value 为 64 Bytes 情况下：

在 Value 为 512 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 托管 Redis 7.1 和托管 Valkey 7.2 QPS 相对接近，QPS 最高到 60W
• 托管 Redis 7.1 和托管 Valkey 7.2 QPS 对不同大小的 item 性能都优于自建 Redis 7.2

3.2.2 服务端规格为 r7g.2xlarge，其中自建环境 io-threads 配置为 8

测试结果：

在 Value 为 64 Bytes 的情况下：

在 Value 为 512 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.2xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 托管 Valkey 7.2 QPS 最高超过 100W+，托管 Redis 7.1 QPS 最高超过 80W+
• 托管 Redis 7.1 和托管 Valkey 7.2 QPS 对不同大小的 item 性能都优于自建 Redis 7.2

3.2.3  服务端规格为 r7g.4xlarge，其中自建环境 io-threads 配置为 8

测试结果：

在 Value 为 64 Bytes 的情况下：

在 Value 为 512 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.4xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 托管 Valkey 7.2 、托管 Redis 7.1 最高 QPS 均超过 100W+
• 托管 Redis 7.1 和托管 Valkey 7.2 QPS 对不同大小的 item 性能都优于自建 Redis 7.2

压测结论：托管 Valkey 7.2 和托管 Redis 7.1 QPS 在不同规格、不同 item 大小测试，性能均优于自建 Redis 7.2

3.3  自建 Valkey 8.0、自建 Redis7.2 增加 io-threads 对比

测试目的：评估 io-threads 参数设置对于自建 Valkey 性能表现的影响

3.3.1  服务端规格为 r7g.xlarge，自建 Valkey 8.0

测试结果：

在 Value 为 16 Bytes 的情况下：

在 Value 为 64 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 随着 io-threads 数量的提升，不论 Get 和 Set QPS 都有明显的提升

3.3.2 服务端规格为 r7g.2xlarge，自建 Valkey 8.0

测试结果：

在 Value 为 64 Bytes 的情况下：

在 Value 为 512 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 随着 io–threads 数量的提升，Get QPS 会有明显的提升，在当前规格和压力下，6→8 增加的比较少
• 随着 io–threads 数量的提升，Set QPS 会增加，64 字节在 2→4 有跃升，512 字节的 2→4→6 都有提升
• 2xlarge 在 IO 线程数打满到 8 核后，SET 性能不稳定

3.3.3、服务端规格为 r7g.2xlarge，自建 Redis 7.2

测试结果：

在 Value 为 64 Bytes 的情况下：

在 Value 为 512 Bytes 的情况下：

在服务端使用 r7g.xlarge 的规格，通过压测可以发现：

• 随 IO 线程数增加，GET/SET RPS 会增加，但增加幅度较小，不及 Valkey，尤其在 6→8 时，基本看不到变化
• 自建 2 在不同 io-threads 设置下，性能都和自建 Valkey8.0 差距较大： GET， 40w vs 90w； SET，35w vs 70w

压测结论：

• IO 线程数增加，会带来自建 0 的性能提升。但是到达临界点，再增加 IO 线程，不会再带来额外性能提升
• 自建 0 GET 比 SET 能享受到 IO 线程红利的几率更大。原因分析 SET 能利用到 IO 线程多路复用。GET 能利用到 IO 线程多路复用和内存访问摊销的双重优势。

IO 多路复用：通过 IO 多路复用技术可以在高并发场景下显著提升服务端处理能力，详情可以参考 Enhanced I/O multiplexing

内存访问摊销：内存访问分摊（MAA），这是一种用于降低内存访问成本的技术，尤其适用于大型动态数据结构，例如在 Redis 中使用的结构。MAA 将许多数据结构操作的步骤交错在一起，以确保并行访问内存并减少内存访问延迟，详情可以参考博客：借助 HAQM ElastiCache for Redis 7.1，可实现每个集群每秒超过 5 亿个请求。

四、压测结论总结

经过上述多轮对比和压测，我们得出的结论有：1. 亚马逊云科技托管 Valkey 7.2 和托管 Redis 7.1 在增强 IO 多路复用的加持下，QPS 最大可以超过 100W，性能均好于托管 Redis 6.2 和自建的 Valkey；2. 对于自建 Valkey，调大 io–threads 对高并发的场景能带来性能的提升，但需要结合服务器规格来设置，会存在临界点，即再增加 IO 线程，不会再带来额外性能提升。Get 比 Set 能享受到 IO 线程红利的几率更大。 Set 有 IO 线程多路复用。Get 有 IO 线程多路复用和内存访问摊销，因此在部分压测场景下，Get QPS 增幅明显大于 Set。

上述结论基于我们自己对 redis-benchmark 的压测，不同负载下可能达到的效果不尽相同。从理论分析，IO 多路复用的提升，内存资源的节约应该对性能有正向的提升。建议您结合您的应用负载综合评估测试 Valkey 的效果。

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