使用纯Python写一个“Redis”(Litedis)，使用速度比原生Redis还快？
最近使用 Python 模仿 Redis 写了一个类似的 NoSQL，起名叫 Litedis。本意是想实现一个带有 Redis 简单功能，同时是轻量的、本地的，可以开箱即用的 NoSQL 数据库。
Python 是执行速度垫底的编程语言，C 可以认为是最快的语言。Redis 是 C 语言编写的项目，使用 Python 编写的 Litedis 项目在执行速度上当然不可能快过它。题目中说的是“使用速度”，指的是平常的使用速度。经过测试，Litedis 的平常使用速度比 Redis 要快很多。那么快多少呢？
这里先卖个关子，先来介绍一下 Litedis 项目，然后再介绍两者的使用速度对比。想直接看对比的读者可以直接跳到对比的部分阅读。
Litedis
如前所说，Litedis 是一个轻量的、本地的、开箱即用的 NoSQL，实现了简单的 Redis 功能。使用 Litedis 的时候，安装后导入就可以直接使用了，不用像 Redis 那样需要单独开一个服务器进程。
有些时候，我们是可以不必用到 Redis 服务的。比如调试代码的时候，只是想测试一下代码能否正常运行；又比如有时我们只是想验证一些想法，如果想法不可行，那么该项目就可以丢弃了；又比如有时我们只是单纯想要一个可以本地使用的、带有持久化功能的 NoSQL 数据库等等。
上面提到的这些情况就可以使用 Litedis，等到真正需要 Redis 的时候，再切换过去就行了。切换成本是很低的，因为 Litedis 面向用户的接口是参照有名的 Redis 客户端 redis-py 项目编写的，除了有些参数名不同，函数名是一样的。
下面介绍一下 Litedis 的特性和一些使用示例。
Litedis 特性
- 实现了基础数据结构及相关操作：
- STING
- LIST
- HASH
- SET
- ZSET
- 支持设置过期时间
- 支持 AOF 持久化
Litedis 使用示例
持久化和数据库设置
- Litedis 是默认开启持久化的，可以通过参数进行相关设置。
- Litedis 可以将数据存储到不同的数据库下，可以通过 dbname 参数设置
from litedis import Litedis
# 关闭持久化
litedis = Litedis(persistence_on=False)
# 设置持久化路径
litedis = Litedis(data_path="path")
# 设置数据库名称
litedis = Litedis(dbname="litedis")
STRING 的使用
import time
from litedis import Litedis
litedis = Litedis()
# set and get
litedis.set("db", "litedis")
assert litedis.get("db") == "litedis"
# delete
litedis.delete("db")
assert litedis.get("db") is None
# expiration
litedis.set("db", "litedis", px=100) # 100毫秒后过期
assert litedis.get("db") == "litedis"
time.sleep(0.11)
assert litedis.get("db") is None
LIST 的使用
from litedis import Litedis
litedis = Litedis()
# lpush
litedis.lpush("list", "a", "b", "c")
assert litedis.lrange("list", 0, -1) == ["c", "b", "a"]
litedis.delete("list")
# rpush
litedis.rpush("list", "a", "b", "c")
assert litedis.lrange("list", 0, -1) == ["a", "b", "c"]
litedis.delete("list")
# lpop
litedis.lpush("list", "a", "b")
assert litedis.lpop("list") == "b"
assert litedis.lpop("list") == "a"
assert litedis.lrange("list", 0, -1) == []
assert not litedis.exists("list") # 当所有元素被弹出后，相应的 List键 会自动删除
Hash 的使用
from litedis import Litedis
litedis = Litedis()
litedis.delete("hash")
# hset
litedis.hset("hash", {"key1":"value1", "key2":"value2"})
assert litedis.hget("hash", "key1") == "value1"
# hkeys and hvals
assert litedis.hkeys("hash") == ["key1", "key2"]
assert litedis.hvals("hash") == ["value1", "value2"]
SET 的使用
from litedis import Litedis
litedis = Litedis()
litedis.delete("set", "set1", "set2")
# sadd
litedis.sadd("set", "a")
litedis.sadd("set", "b", "c")
members = litedis.smembers("set")
assert set(members) == {"a", "b", "c"}
litedis.sadd("set1", "a", "b", "c")
litedis.sadd("set2", "b", "c", "d")
# inter
result = litedis.sinter("set1", "set2")
assert set(result) == {"b", "c"}
# union
result = litedis.sunion("set1", "set2")
assert set(result) == {"a", "b", "c", "d"}
# diff
result = litedis.sdiff("set1", "set2")
assert set(result) == {"a"}
ZSET 的使用
from litedis import Litedis
litedis = Litedis()
litedis.delete("zset")
# zadd
litedis.zadd("zset", {"a": 1, "b": 2, "c": 3})
assert litedis.zscore("zset", "a") == 1
# zrange
assert litedis.zrange("zset", 0, -1) == ["a", "b", "c"]
# zcard
assert litedis.zcard("zset") == 3
# zscore
assert litedis.zscore("zset", "a") == 1
Litedis 和 Redis 使用速度对比
现在来讲讲 Litedis 和 Redis 的使用速度对比。对比方法是每次使用循环写入 set 命令 10000次，共进行 5次操作。
测试环境
- 硬件：Mac mini M2 Pro
- 系统：macOS 15.2
- 开发工具：PyCharm 2024.3
- Python版本：Python3.10
使用速度
Litedis 的使用速度
测试代码：
from timeit import timeit
from litedis import Litedis
lds = Litedis()
def string_operations():
for i in range(10000):
lds.set(f'user:name{i}', '张三')
result = timeit(string_operations, number=5)
print(result)
输出：
0.2423830000043381
即 Litedis 写入5万次 set 命令用时 242.38 毫秒
Redis 的使用速度
因为笔者一般是使用 Docker 里的 Redis，所以下面测试连接的是部署在 Docker 中的 Redis。Docker 环境是使用 OrbStack(1.9.4) 的 Docker 环境。
Redis 的部署命令是：
docker run --name redis -d -p 6379:6379 redis
Redis 的版本是 7.4.2，redis-py 的版本是 5.2.1
测试代码：
from timeit import timeit
import redis
rds = redis.Redis(
host='localhost',
port=6379,
db=0,
decode_responses=True
)
def string_operations():
for i in range(10000):
rds.set(f'user:name{i}', '张三')
result = timeit(string_operations, number=5)
print(result)
输出：
5.552594125008909
即 Redis 写入5万次 set 命令的用时是 5552.59 毫秒！
使用速度对比
从前面 Litedis 和 Redis 写入5万次 set 命令的用时可以看出，Litedis 的使用速度比 Redis 快了 5552.59 / 242.38 ≈ 22.9 倍。
直接运行于系统的 Redis 的速度
上面的 Redis 是运行在 Docker 中的，Docker 用起来方便，但也性能差一点。如果将 Redis 直接部署于系统中，速度会如何呢？
使用 brew 命令安装和启动 Redis
brew install redis
brew services start redis
然后再跑一下 Redis 的测试代码，输出：
1.6179862919962034
用时 1618 毫秒，可见比 Docker 中的 Redis 确实快了不少，快了3倍多。然而比起 Litedis，还是慢了，慢了 1618 / 242.38 ≈ 6.7 倍
总结
Litedis 虽然是用纯 Python 编写的，但实际使用性能并不低，性能方面无需有顾虑。当然了，作为一款轻量级的本地 NoSQL 数据库，其他方面能否经得起时间的考验，有待验证。
浙公网安备 33010602011771号