Redisとは｜入れ物を100件から1000件に増やしても、当たる割合は15.6%から34.2%だった

離れた場所に置いた辞書として扱う

手元のプログラムで使う辞書と同じ感覚で、鍵を指定して値を出し入れします。

Redisという名前そのものが、仕組みを表しています。

公式はRedisは、離れた場所にある辞書の役を担うもの、を意味すると説明しています。辞書とは、鍵から値を引く仕組みのことです。

続けて手元のプログラムで使うのと同じ種類の値を、Redisの側で使えるとも書かれています。

鍵で引くという制約

公式はRedisの中の各項目は、固有の鍵を持つと定めています。取り出す道筋は、この鍵だけです。

条件を指定して探す形ではありません。何を鍵にするかを、置くときに決めておくことになります。

条件で探せる仕組みとの違いは、PostgreSQLの記事で扱った索引の話とつながります。あちらは条件から行を探す道筋を別に作る形でした。

何に使うか

1. 手前に置いて応答を縮める。次の節で測る
2. 数を数える。同じ鍵に足していく
3. 順番を保つ。並びを持つ値の型がある
4. 期限を付ける。置いた値に寿命を設定できる

1番目がいちばん多い使い方です。どれだけ効くかは、置ける量で決まります。

入れ物を100件から1000件に増やしても、当たる割合は15.6%から34.2%だった

10倍にして伸びは2.2倍です。増やすほど、1件あたりの効き目は下がります。

Redisでは各項目が固有の鍵を持ちます。手前に置く場合、その鍵の単位で置くことになります。

置ける件数を変えたときに、どれだけ当たるかを数えました。

入れ物の大きさを変える

鍵10万種を50万回引きます。引かれ方には偏りを付けてあります。

鍵 100,000種・引く回数 500,000回。引かれ方は偏らせてある
手前の入れ物から返すと 0.2ms、元のところまで行くと 4ms

入れ物の大きさ  当たった割合  平均の応答  元のところへの回数
100件                   15.6%      3.41ms              422,030回
1,000件                 34.2%      2.70ms              328,754回
10,000件                60.1%      1.71ms              199,268回
50,000件                82.1%      0.88ms               89,701回
100,000件               84.9%      0.77ms               75,430回

100件から1000件で、当たる割合は15.6%から34.2%です。18.6ポイント増えました。

5万件から10万件では82.1%から84.9%で、2.8ポイントです。同じ倍率でも伸びが違います。

伸びが鈍る理由

引かれ方が偏っているためです。最初の100件がよく引かれる鍵で、そこから先は引かれる回数が下がっていきます。

だから効くのは最初のわずかな量です。100件でも15.6%に届きます。

逆に言えば、置く量を10倍にしても応答は3.41msから2.70msにしかなりません。費用は10倍です。

全部を置いても100%にはならない

初回は必ず元のところへ行きます。10万種を全部置ける入れ物でも84.9%でした。

Redisには、手元と同じ種類の値を置けます。公式も手元のプログラムで使うのと同じ種類のデータ型を、Redisの側で使えると述べています。

同じ種類の値を置けても、置いてある保証はありません。前の計測の最下行がその例です。

84.9%で止まる理由

入れ物が10万件で、鍵も10万種です。捨てられることはありません。それでも84.9%です。

残る15.1%はその鍵を初めて引いた回です。置いていないものは取りに行くしかありません。

つまり当たる割合の上限は、鍵の種類と引く回数の比で決まります。種類が多く回数が少ないほど、上限が下がります。

止まったときの扱い

手前の入れ物が使えなくなると、全部が元のところへ行きます。前の表でいえば、いちばん上より悪い状態です。

5万件で運用していたなら、元のところへの問い合わせは8.9万回から50万回へ5.6倍になります。

この5.6倍を元のところが受けきれるかを、先に確かめておくことになります。受けきれないなら、手前の入れ物は速さの仕組みではなく、必須の部品です。