工程哲學：Salvatore Sanfilippo（antirez）

重點摘要

• 他的核心原則就是少做一點——一個你能裝進腦海的小而簡單的系統，勝過一個龐大且功能完備的系統。 Salvatore Sanfilippo，在網路上以 antirez 為人所知，刻意把 Redis 打造成一個小巧的儲存系統：單執行緒、記憶體內、以乾淨的 C 語言寫成，並且毫不留情地抗拒任何會讓它更難理解的功能。他的文章一次又一次地回到同一個標靶——那些我們不計代價就堆上去的複雜度。¹⁵
• 他在2009年創造了 Redis，而它成為全世界最廣為使用的資料庫之一。 Redis——這個記憶體內的資料結構儲存系統——於 2009年2月26日 首次發布，源自他為自己的義大利新創公司 LLOOGG（一個即時網頁日誌分析工具）擴展規模的嘗試。在長達十一年的時間裡，他擔任它唯一的維護者與「仁慈的終身獨裁者」（Benevolent Dictator for Life）。¹²
• Redis 在設計上是單執行緒的，而這正是一項特色。 Redis 不去追逐多核心的吞吐量，而是在單一執行緒上一次只執行一個命令——這消除了競爭條件與鎖的開銷，讓模型保持簡單，而且速度也夠快，因為正如 Redis 常見問答所言：「對 Redis 來說，CPU 成為瓶頸的情況並不常見，因為 Redis 通常受限於記憶體或網路。」⁷
• 他把程式碼視為由人寫給其他人看的東西。 在他的「Writing system software」系列文章中，他主張原始碼「應該被閱讀，而不只是被執行，因為它是由人寫給其他人看的」，而可讀程式碼的目標是「降低讀者在閱讀某段程式碼時，必須裝進腦海裡的心力與細節數量」。⁴

原則

「我們正在摧毀軟體，因為在新增功能或最佳化某個面向時，不再把複雜度納入考量……我們正在摧毀軟體，靠著一條荒謬的相依鏈，讓一切變得臃腫又脆弱……我們正在摧毀軟體，因為打造出的系統不再能向下縮放：在任何系統裡，簡單的事就該簡單地完成。」——Salvatore Sanfilippo，〈We are destroying software〉⁵

大多數的工程是加法。有人要一項功能，於是你加上去。某個相依套件能省下一星期，於是你把它拉進來。某項最佳化能幫到一個使用者，於是你把它烤進核心。每一步看起來在當下都合情合理——而它們的總和，卻成了一個沒有任何單一個人能再裝進腦海的系統。Sanfilippo 的直覺往相反方向走。在他的哲學裡，最危險的一行程式碼，就是你在還沒先問過「能不能根本不寫它」之前就寫下的那一行。少做一點。 該問的從來不是「這還能做什麼」，而是「這能停下不做什麼，卻仍然值得使用」。⁵

這項原則最清晰的展現，就是 Redis 本身。它的命令執行是單執行緒的——在2009年，當整個業界都在搶著榨乾多核心時，這個選擇看起來幾乎有些不近情理。¹⁷ 但其中的推理，正是把原則化為架構。一條一次執行一個命令的單執行緒，沒有競爭條件、沒有鎖、沒有撕裂讀取、也沒有兩條執行緒同時改動同一個鍵的臭蟲。心智模型坍縮成一個人真正能夠推理的東西：命令一個接一個、依序、原子性地發生。而在實務上，它幾乎沒有放棄任何東西，因為早在 CPU 成為極限之前，Redis 就「不是受限於記憶體，就是受限於網路」。⁷ 並行的複雜度是一筆成本，而 antirez 拒絕為大多數工作負載根本不需要的好處付出這筆代價。

那份拒絕，伴隨著兩位讓它變得划算的同伴。第一是豐富的基本型別：Redis 不把每個問題都硬塞進單一的鍵值模型，而是把字串、雜湊、串列、集合、有序集合與串流（stream）作為原生資料結構一併提供，於是對的工具通常早已在盒子裡。¹ 第二是為人而寫的程式碼：他堅持原始碼是「由人寫給其他人看的」，好的程式碼會降低「讀者必須裝進腦海裡的細節數量」。⁴ 給人們少數幾個強大的基本型別，做得比他們要求的更少，並且把整套東西寫成讓一個人仍能理解的樣子。 這就是原則，而 Redis 就是證明。

背景脈絡

Salvatore Sanfilippo 於 1977年3月7日生於義大利西西里島的 Campobello di Licata。¹ 他在西西里南部一個邊緣化的地區、靠近傑拉（Gela）的地方長大，十七歲時搬到巴勒摩（Palermo）攻讀建築——一個他從未完成的學位，後來他把重心轉向電腦科學，並且大致上靠自學學會了寫程式。¹ 值得記住的細節是，他是自學成材的，沒有完成任何大學資訊科學學位；這門手藝來自於動手做，而非來自一紙文憑。這是本系列反覆出現的形貌——一位深厚的實踐者，其權威立基於他所打造的東西，而非他所受的教導。

他在這個領域留下的第一道印記是在資安，而非資料庫。他寫了 hping，一個用於資安測試的開源 TCP/IP 協定封包產生與分析工具。¹ 更具影響力的是，他在1998年發表了 idle scan（閒置掃描）——一種隱匿的連接埠掃描技術，最初稱為「dumb scan」，能在「不留下指向自身的痕跡」的情況下判定目標上有哪些服務是開放的。⁶ 它的運作方式是利用一個側通道：一台具有可預測 IP ID 計數器、處於閒置狀態的第三方「殭屍」主機，攻擊者把它當成盲目代理，藉以推斷目標的回應。⁶ 這項技術巧妙到被納入了 nmap 與 hping，至今仍在其中。⁶ 這正是後來定義 Redis 的同一種直覺——在一個看似困難的問題底下，找出那個藏著的優雅機制。

Redis 本身則出自一個實際的擴展難題。在2000年代後期，Sanfilippo 經營著 LLOOGG，一家打造即時網頁日誌分析工具的義大利新創公司，而既有的資料庫跟不上他所需要的寫入速率。¹ 於是在2009年，他打造了自己的記憶體內儲存系統，並在 2009年2月26日發布了 Redis。¹² 它迅速擴散，而贊助也隨著它的崛起而來：VMware 在2010年3月聘用了他，Pivotal Software（VMware 的分拆公司）在 2013年5月 接手贊助，而 Redis Ltd. 則在 2015年6月 承接。¹ 他擔任這個專案唯一的維護者與 BDFL 長達十一年，接著在 2020年6月30日卸任，由 Yossi Gottlieb 與 Oran Agra 接棒。¹ 2024年12月，他重返 Redis，擔任佈道者與活躍的貢獻者——這位罕見的創造者，在巔峰時離開，又回來了。¹

作品

Redis 與它的資料結構：強大的基本型別，而非一張空白的鍵值畫布

先從 Redis 與眾不同之處說起，因為它正是原則化為產品。大多數鍵值儲存系統給你的恰恰就是那樣——一個鍵、一團不透明的值，以及自己動手打造其餘一切的負擔。Redis 則一併提供作為基本型別的豐富資料結構：字串、雜湊、串列、集合、有序集合，以及自 Redis 5.0 起的串流。¹ 每一種都是原生的、伺服器端的型別，各自擁有自己的命令，於是那個你原本得在應用程式碼裡手工打造的資料結構，早已住在資料庫裡，由那條單一執行緒以原子性的方式操作。¹⁷ 回報是：困難的應用功能坍縮成寥寥幾個命令，因為對的基本型別早就在那裡。

最鮮明的例子是有序集合（ZSET）。它是一個由唯一成員組成的集合，每個成員都帶有一個浮點數分數，而 Redis 讓成員「依序排列」——排序是這個資料結構本身的屬性，而非在請求時才計算的東西。³ 在底層，它是一個雙埠結構，一個跳躍串列（skip list）搭配一個雜湊表，提供 O(log(N)) 的插入，並且完全不需要額外的工作就能依排序順序讀回結果。³ 你用 ZADD 新增或更新某個成員的分數，用 ZRANK（最低者優先）或 ZREVRANK（最高者優先）讀取某個成員的排名。³ 經典的使用情境，正是每個遊戲都需要、而每個傳統資料庫都望而生畏的那一個：排行榜。正如 Redis 文件所言：「您可以使用有序集合，輕鬆維護一款大型線上遊戲中最高分的有序清單。」³

它作為工程之所以重要：在關聯式資料庫裡做一個排行榜是貨真價實的折磨。每次分數變動都意味著一次 UPDATE，而每次「這名玩家排在第幾」的查詢，都意味著一次橫跨整張表的 ORDER BY，或一個需要維護的索引——這份工作會隨著玩家數量增長，並在負載下相互爭用。在 Redis 裡，排名是這個結構的內在屬性。ZADD 花費 O(log(N))、ZREVRANK 花費 O(log(N))，而集合早已排好序，於是讀取前十名輕而易舉。³ 這項功能變簡單，並不是因為 Redis 把同樣的工作做得更快——而是因為 Sanfilippo 選擇提供一個其形狀本身就是解答的基本型別。從使用者那一側來看，這就是「少做一點」：資料庫把困難的部分做了一次，於是上千個應用程式再也不必去做。

單執行緒與記憶體內：以簡單作為設計的中心

Redis 做了兩個看似是限制、實則正是其力量來源的選擇。它是記憶體內的——工作資料集存放在 RAM 中，並透過快照與一個附加寫入檔（append-only file）疊上持久性——而它的命令執行是單執行緒的，在單一核心上一次處理一個請求。¹⁷ 這兩個選擇，都是偽裝過的「少做一點」。

單執行緒這個決定是兩者中較違反直覺的一個，而其中的推理值得跟著走一遍。一個多執行緒的儲存系統，必須協調對共享資料的並行存取——鎖、原子操作、無鎖結構、記憶體屏障——而正是這套機制，住著數量驚人的資料庫臭蟲與難以預測的延遲。Redis 透過一次執行一個命令，讓每個命令在構造上就是原子性的：沒有交錯需要推理、沒有鎖會忘記、沒有競爭要除錯。⁷ 官方常見問答對於這代價何以如此之低，講得直截了當：「對 Redis 來說，CPU 成為瓶頸的情況並不常見，因為 Redis 通常受限於記憶體或網路」，而單執行緒「避免了與執行緒相關的競爭條件，以及耗費大量 CPU 的情境切換」。⁷ 這個設計放棄的吞吐量，是大多數工作負載本來就不會用到的吞吐量；而它換來的簡單，會在每一行程式碼、每一次凌晨三點的除錯時段裡得到回報。

這與他在文章中那種拒絕增添複雜度的單執行緒式性情，是同一回事。他把這種失敗模式精準地框了出來：「我們正在摧毀軟體，因為在新增功能或最佳化某個面向時，不再把複雜度納入考量。」⁵ 多執行緒正是那種——只為了某一個面向、原始 CPU 吞吐量——而會讓系統複雜度倍增、卻只換來大多數使用者根本不需要的好處的最佳化。對它說不，讓 Redis 維持為一個人能裝進腦海的系統，而正是這項屬性，讓一個人得以維護它十一年。¹

手藝：為人而寫的 C，以及為註解辯護

第三類作品不是一項功能，而是一種對程式碼該如何寫的立場。Sanfilippo 用 C 寫 Redis——一種沒有護欄的語言，程式設計師要為每一個位元組負責——而他把那份 C 的可讀性當成第一要務，而非事後的補充。他的文章〈Writing system software: code comments〉是一篇異常直接的論述，主張原始碼存在的首要目的是作為溝通。他寫道，程式碼「應該被閱讀，而不只是被執行，因為它是由人寫給其他人看的」。⁴ 可執行的行為只是工作的一半；另一半是下一個人——往往是未來的你——必須去理解它。

從這個前提出發，他推導出一套關於註解與清晰度的實用理論。他主張，可讀程式碼的目標是「降低讀者在閱讀某段程式碼時，必須裝進腦海裡的心力與細節數量」。⁴ 當一段註解移除了讀者原本得自行重建的某個細節時，它就贏得了自己的位置——那個非顯而易見之選擇背後的為什麼、某個函式所假定的不變量、某條快速路徑存在的理由。這是最深層意義上的手藝：不是聰明，而是對接手之人的關切。它與「少做一點」原則恰好成對，因為系統越小、越簡單，需要背負的細節就越少，程式碼也就能對留下來的那些細節更加誠實。

同樣的信念，也驅動著他對軟體走向的更廣泛批判。他警告要提防「一條荒謬的相依鏈，讓一切變得臃腫又脆弱」，也要提防那些「不再能向下縮放的系統：在任何系統裡，簡單的事就該簡單地完成」。⁵ Redis 就是他這套反論的可執行版本——一個相依套件寥寥無幾、核心小而可理解、且簡單之事仍保持簡單的系統。手藝不是疊在工程之上的裝飾；它就是工程。

方法

橫跨 Redis、idle scan、那些關於註解與複雜度的文章，以及那條單一執行緒來讀，同樣的承諾反覆出現。Sanfilippo 的方法與其說是一句口號，不如說是一組長存的習慣。

少做一點——最危險的程式碼，是你本來不必寫的那一段。 那項定義性的習慣是減法：在新增一項功能、一個相依套件或一項最佳化之前，先問這個系統能不能在沒有它的情況下活下去。他直接點出了這種失敗模式——「不把複雜度納入考量」就加上去的複雜度。⁵ 這個教訓遠遠超越了資料庫的範疇：每一行你沒寫的程式碼，都是一行不會壞掉、不會讓下一個讀者困惑、也不必維護十年的程式碼。這是把最小值得品套用到一個系統核心的層次——交付那個真正值得使用的最小東西，並抵禦那股要它不斷長大的穩定壓力，捍衛它的小。

交付強大的基本型別，而非預先建好的政策。 Redis 給你的是有序集合、串流與雜湊——一些通用的結構，你用它們來打造排行榜、佇列與限流器——而不是為每一個情境量身打造一項專屬功能。³ 那項長存的習慣，是去找出那個能解決一整類問題的底層機制，並交付那個，於是資料庫把困難的部分只做一次。這正是 Roberto Ierusalimschy 用 Lua 的表（table）與元表（metatable）所下的同一個賭注——給人們銳利、通用的槓桿，讓他們建造其餘的一切——而這份親緣關係並非偶然，因為 Redis 內嵌了 Lua，正是為了做這件事。

即使要付出吞吐量的代價，也選擇簡單。 單執行緒設計是最清晰的案例：Redis 拒絕在命令執行上採用多核心並行，因為那份簡單——沒有競爭、沒有鎖、構造上就是原子性的——比那些核心更有價值，而且反正 CPU 也很少是瓶頸。⁷ 這份紀律在於：知道究竟是哪一個面向真正限制了你，並拒絕付出複雜度去最佳化一個並非限制的面向。這是把證據關卡套用到效能上：不要因為並行聽起來很快就加上它；去量測瓶頸究竟在哪裡，而大多數時候，它都不是 CPU。

為下一個讀它的人而寫程式碼。 原始碼「是由人寫給其他人看的」，而一段註解的職責，是降低讀者必須背負的細節。⁴ 那項習慣是把可讀性與解釋性註解當成正確性的一部分，而非日後才補上的細枝末節——因為一個沒人能理解的系統，就是一個沒人能安全更動的系統。這正是 Donald Knuth 用文學式程式設計（literate programming）推向極致的、同一種以人為本的手藝：程式是一篇寫給人看的文章。

把整個系統裝進一顆腦海。 Redis 之所以能讓一個人維護十一年，是因為它被保持得夠小，小到一個人就能理解。¹ 那項長存的承諾，是把「一個個人就能理解」當成一條硬性的設計約束——如果系統長到超過一顆腦袋所能裝下的，你就失去了那個讓它值得信賴的東西。這是 Linus Torvalds 與 Unix 傳統所共有的、那種獨力手藝的直覺：一個職責清晰而有界的工具，被深刻地擁有與理解，而非蔓生並外包出去。

影響鏈

是誰塑造了他

Unix 與 C 的傳統。 Sanfilippo 親手用 C 寫系統軟體，關照每一個位元組——這是 Thompson 與 Ritchie 的傳承，在那裡，小工具把一件事做好，而語言給你完全的控制與完全的責任。⁴ 他堅持程式碼是寫給人讀的，這正是那個傳統中可讀 C 的精神，被帶進了資料庫的時代。（奠基性影響）

1990年代後期的資安與網路駭客文化。 在 Redis 之前，有 hping 與 idle scan——這些低階的封包工作，要求一個對 TCP/IP 的精準心智模型，以及一雙能看出藏在協定裡那個優雅側通道的駭客之眼。¹⁶ 那種在看似困難的問題底下找出巧妙機制的習慣，正是孕育出 Redis 資料結構的同一種習慣。（直接影響）

一個真實產品的約束。 Redis 並非在抽象中設計出來的；它是被 LLOOGG 那個「以比既有資料庫所允許的更快速度吸收網頁日誌」的需求逼著生出來的。¹ 一個具體而緊迫的問題所帶來的壓力——而非一股「為打造資料庫而打造資料庫」的慾望——正是把 Redis 塑造成「恰好做需要做的事、再多一點點」的東西。（奠基性影響）

是他塑造了誰

一整個世代的應用架構。 Redis 成為了快取、會話儲存、限流、即時排行榜與發布/訂閱（pub/sub）的預設選擇——普及到「在它前面擺一個 Redis」已成了反射性的工程建議，而它的資料結構，重塑了開發者對「一個資料庫能提供什麼」的思考方式。¹³

「豐富基本型別」這個資料儲存學派。 Redis 證明了一個儲存系統能把有序集合與串流作為一等型別來提供，而非不透明的值，藉此把整個領域推向更豐富的伺服器端資料結構，遠離那張空白的鍵值模型。（定義領域的影響）

支持「小巧、有主見、單一作者」系統的論據。 Redis 站立著，作為一個運作中的證明：一個刻意做小的系統，由一個有品味的人維護，能成為全球性的基礎設施——這個論據迴盪在此後每一個「少做一點」、最少相依、核心可理解的設計裡。⁵

貫穿主線

Sanfilippo 與本系列的極簡主義者們同坐——那些相信工程的最高形式是減法的建造者。Rich Hickey 在〈Simple Made Easy〉中劃下了這條線：簡單意味著未經交纏，一摺、一個關注點，而複雜度則是我們為了方便而加上、卻得永遠償還的那份交織。Redis 就是這個論據編譯成 C 的版本——一條單一執行緒，於是只有一個關注點，而非並行的那團糾纏；豐富的基本型別，於是資料結構不與應用程式碼纏在一起。⁵⁷ 而 Roberto Ierusalimschy 把 Lua 打造得小到一個人就能理解，交付機制而非政策——這正是 Redis 用它的基本型別所下的同一個賭注，也正是為什麼 Redis 內嵌 Lua，讓使用者能對它們原子性地編寫腳本。兩者都承自 Thompson 與 Ritchie 的 Unix 經濟學：一個職責清晰的工具，以可讀的 C 寫成，小到能整個理解。Hickey 說要保持簡單，而不只是容易，Ierusalimschy 說交付槓桿，而非規則，而 Sanfilippo 說：少做一點——給人們強大的基本型別，一次只執行一個，好讓模型留在你腦海裡，並且為下一個讀它的人寫下每一行。（系列橋接）

我從中汲取了什麼

我從 antirez 身上留下的教訓是：我沒有寫的程式碼，是系統裡最有價值的程式碼。 我的直覺，和大多數建造者一樣，是靠加法來解決問題——一項功能、一個相依套件、一條執行緒、一項聰明的最佳化。Redis 是一場長達十一年的論證，說明那項加法通常才是錯誤。單執行緒設計是我最常想到的那一個：他拒絕了每個人都說你非做不可的事——榨乾那些核心——因為它帶來的複雜度，根本配不上他的工作負載從不需要的好處。⁷ 如今當我建造某樣東西時，我借來的問題是：「我能拒絕加上什麼，卻仍然交付出某樣值得使用的東西？」因為我跳過的每一行，都是一行不會壞掉、不會造成困惑、也不會在往後十年要求維護的程式碼。少做一點，比多做難得多，也耐久得多。

第二個教訓是：程式碼是寫作，而讀者是一個人。 把原始碼當成寫給機器的指令、並在測試通過的那一刻就收手，這很容易。Sanfilippo 把它當成溝通——「由人寫給其他人看的」——並以「下一個讀者必須裝進腦海的細節有多少」來評斷它。⁴ 這為我重新定義了註解：不是該被最小化的雜訊，不是對不清晰程式碼的道歉，而是那個我把為什麼交給下一個人的地方——那個他們永遠無法從是什麼裡重建出來的為什麼。為讀者而寫的紀律，與少做一點的紀律密不可分，因為系統越小、越簡單，它的程式碼就能越誠實——而那個人，在數年之後，也就越有可能仍把整個東西裝進腦海。這是把品質是唯一的變數當成節制來讀：那個對的小東西，為人而寫、抵禦臃腫，便成了世界可以立足其上的基礎設施。

常見問答

什麼是 Redis？

Redis 是一個開源、記憶體內的資料結構儲存系統，由 Salvatore Sanfilippo（antirez）創造，並於2009年2月26日首次發布。¹² 它不像一般的鍵值快取那樣儲存不透明的值，而是提供豐富的原生資料結構——字串、雜湊、串列、集合、有序集合與串流——由伺服器以原子性的方式操作。¹ 由於工作資料集存放在 RAM 中（並透過快照與一個附加寫入檔提供持久性），它的速度極快，這也是為什麼它成為全世界最廣為使用的資料庫之一，用於快取、會話儲存、佇列、限流、即時排行榜與發布/訂閱。¹⁷

誰是 antirez？

antirez 是 Salvatore Sanfilippo 的網路代號，他是一位義大利（西西里）的自學程式設計師，於1977年3月7日生於西西里島的 Campobello di Licata。¹ 他最為人所知的身分，是 Redis（2009年）的創造者，他以唯一開發者與 BDFL 的身分維護它十一年，接著在2020年6月30日卸任，並於2024年12月重返這個專案。¹ 在 Redis 之前，他有過顯著的資安成就——寫了 hping 封包工具，並在1998年發明了 idle scan，一種後來被納入 nmap 的隱匿連接埠掃描技術。¹⁶ 他在自己位於 antirez.com 的部落格上，深思熟慮地書寫關於簡單、程式碼註解，以及系統軟體手藝的種種。⁴⁵

為什麼 Redis 是單執行緒的？

Redis 在單一執行緒上一次執行一個命令，因為對它的工作負載而言，那份簡單比多核心的吞吐量更有價值。一條單一執行緒讓每個命令在構造上就是原子性的——沒有競爭條件、沒有鎖，也沒有撕裂讀取需要推理。⁷ 而且實務上代價很小：正如 Redis 常見問答所解釋的，「對 Redis 來說，CPU 成為瓶頸的情況並不常見，因為 Redis 通常受限於記憶體或網路」，而單執行緒「避免了與執行緒相關的競爭條件，以及耗費大量 CPU 的情境切換」。⁷ 這就是 Sanfilippo「少做一點」原則化為架構——拒絕那份只為最佳化一個（CPU）很少成為限制的面向的複雜度。⁵⁷

什麼是 Redis 有序集合？

Redis 有序集合（ZSET）是一個由唯一字串成員組成的集合，每個成員都關聯著一個浮點數分數，成員會自動依分數順序排列。³ 你用 ZADD 命令設定或更新某個成員的分數，並用 ZRANK（分數最低者優先）或 ZREVRANK（最高者優先）讀取它的位置；這個結構在任何時候都保持排序，於是讀取排序後的結果不需要任何額外的排序工作。³ 在內部，它使用一個跳躍串列搭配一個雜湊表，提供 O(log(N)) 的插入與 O(log(N)) 的排名查詢。³ 經典的用途是即時排行榜——一項在關聯式資料庫中令人痛苦、卻在 Redis 中坍縮成寥寥幾個命令的功能，因為對的基本型別早已存在。³

來源