1、Redis鍵值設(shè)計(jì)

1.1、優(yōu)雅的key結(jié)構(gòu)

Redis的Key雖然可以自定義，但最好遵循下面的幾個(gè)最佳實(shí)踐約定：

• 遵循基本格式：[業(yè)務(wù)名稱]:[數(shù)據(jù)名]:[id]
• 長度不超過44字節(jié)
• 不包含特殊字符

例如：我們的登錄業(yè)務(wù)，保存用戶信息，其key可以設(shè)計(jì)成如下格式：

這樣設(shè)計(jì)的好處：

• 可讀性強(qiáng)
• 避免key沖突
• 方便管理
• 更節(jié)省內(nèi)存： key是string類型，底層編碼包含int、embstr和raw三種。embstr在小于44字節(jié)使用，采用連續(xù)內(nèi)存空間，內(nèi)存占用更小。當(dāng)字節(jié)數(shù)大于44字節(jié)時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)為raw模式存儲(chǔ)，在raw模式下，內(nèi)存空間不是連續(xù)的，而是采用一個(gè)指針指向了另外一段內(nèi)存空間，在這段空間里存儲(chǔ)SDS內(nèi)容，這樣空間不連續(xù)，訪問的時(shí)候性能也就會(huì)收到影響，還有可能產(chǎn)生內(nèi)存碎片

1.2、拒絕BigKey

BigKey通常以Key的大小和Key中成員的數(shù)量來綜合判定，例如：

• Key本身的數(shù)據(jù)量過大：一個(gè)String類型的Key，它的值為5 MB
• Key中的成員數(shù)過多：一個(gè)ZSET類型的Key，它的成員數(shù)量為10,000個(gè)
• Key中成員的數(shù)據(jù)量過大：一個(gè)Hash類型的Key，它的成員數(shù)量雖然只有1,000個(gè)但這些成員的Value（值）總大小為100 MB

那么如何判斷元素的大小呢？redis也給我們提供了命令

推薦值：

• 單個(gè)key的value小于10KB
• 對(duì)于集合類型的key，建議元素?cái)?shù)量小于1000

1.2.1、BigKey的危害

• 網(wǎng)絡(luò)阻塞
  • 對(duì)BigKey執(zhí)行讀請(qǐng)求時(shí)，少量的QPS就可能導(dǎo)致帶寬使用率被占滿，導(dǎo)致Redis實(shí)例，乃至所在物理機(jī)變慢
• 數(shù)據(jù)傾斜
  • BigKey所在的Redis實(shí)例內(nèi)存使用率遠(yuǎn)超其他實(shí)例，無法使數(shù)據(jù)分片的內(nèi)存資源達(dá)到均衡
• Redis阻塞
  • 對(duì)元素較多的hash、list、zset等做運(yùn)算會(huì)耗時(shí)較舊，使主線程被阻塞
• CPU壓力
  • 對(duì)BigKey的數(shù)據(jù)序列化和反序列化會(huì)導(dǎo)致CPU的使用率飆升，影響Redis實(shí)例和本機(jī)其它應(yīng)用

1.2.2、如何發(fā)現(xiàn)BigKey

①redis-cli --bigkeys

利用redis-cli提供的–bigkeys參數(shù)，可以遍歷分析所有key，并返回Key的整體統(tǒng)計(jì)信息與每個(gè)數(shù)據(jù)的Top1的big key

命令：redis-cli -a 密碼 --bigkeys

②scan掃描

自己編程，利用scan掃描Redis中的所有key，利用strlen、hlen等命令判斷key的長度（此處不建議使用MEMORY USAGE）

scan 命令調(diào)用完后每次會(huì)返回2個(gè)元素，第一個(gè)是下一次迭代的光標(biāo)，第一次光標(biāo)會(huì)設(shè)置為0，當(dāng)最后一次scan 返回的光標(biāo)等于0時(shí)，表示整個(gè)scan遍歷結(jié)束了，第二個(gè)返回的是List，一個(gè)匹配的key的數(shù)組

import com.heima.jedis.util.JedisConnectionFactory;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.ScanResult;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class JedisTest {
    private Jedis jedis;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        // 1.建立連接
        // jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379);
        jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
        // 2.設(shè)置密碼
        jedis.auth("123321");
        // 3.選擇庫
        jedis.select(0);
    }

    final static int STR_MAX_LEN = 10 * 1024;
    final static int HASH_MAX_LEN = 500;

    @Test
    void testScan() {
        int maxLen = 0;
        long len = 0;

        String cursor = "0";
        do {
            // 掃描并獲取一部分key
            ScanResult<String> result = jedis.scan(cursor);
            // 記錄cursor
            cursor = result.getCursor();
            List<String> list = result.getResult();
            if (list == null || list.isEmpty()) {
                break;
            }
            // 遍歷
            for (String key : list) {
                // 判斷key的類型
                String type = jedis.type(key);
                switch (type) {
                    case "string":
                        len = jedis.strlen(key);
                        maxLen = STR_MAX_LEN;
                        break;
                    case "hash":
                        len = jedis.hlen(key);
                        maxLen = HASH_MAX_LEN;
                        break;
                    case "list":
                        len = jedis.llen(key);
                        maxLen = HASH_MAX_LEN;
                        break;
                    case "set":
                        len = jedis.scard(key);
                        maxLen = HASH_MAX_LEN;
                        break;
                    case "zset":
                        len = jedis.zcard(key);
                        maxLen = HASH_MAX_LEN;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                if (len >= maxLen) {
                    System.out.printf("Found big key : %s, type: %s, length or size: %d %n", key, type, len);
                }
            }
        } while (!cursor.equals("0"));
    }
    
    @AfterEach
    void tearDown() {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }

}

③第三方工具

• 利用第三方工具，如 Redis-Rdb-Tools 分析RDB快照文件，全面分析內(nèi)存使用情況
• https://github.com/sripathikrishnan/redis-rdb-tools

④網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

• 自定義工具，監(jiān)控進(jìn)出Redis的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，超出預(yù)警值時(shí)主動(dòng)告警
• 一般阿里云搭建的云服務(wù)器就有相關(guān)監(jiān)控頁面

1.2.3、如何刪除BigKey

BigKey內(nèi)存占用較多，即便時(shí)刪除這樣的key也需要耗費(fèi)很長時(shí)間，導(dǎo)致Redis主線程阻塞，引發(fā)一系列問題。

• redis 3.0 及以下版本
  • 如果是集合類型，則遍歷BigKey的元素，先逐個(gè)刪除子元素，最后刪除BigKey

• Redis 4.0以后
  • Redis在4.0后提供了異步刪除的命令：unlink

1.3、恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)類型

例1：比如存儲(chǔ)一個(gè)User對(duì)象，我們有三種存儲(chǔ)方式：

①方式一：json字符串

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單粗暴

缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)耦合，不夠靈活

②方式二：字段打散

優(yōu)點(diǎn)：可以靈活訪問對(duì)象任意字段

缺點(diǎn)：占用空間大、沒辦法做統(tǒng)一控制

③方式三：hash（推薦）

優(yōu)點(diǎn)：底層使用ziplist，空間占用小，可以靈活訪問對(duì)象的任意字段

缺點(diǎn)：代碼相對(duì)復(fù)雜

例2：假如有hash類型的key，其中有100萬對(duì)field和value，field是自增id，這個(gè)key存在什么問題？如何優(yōu)化？

存在的問題：

• hash的entry數(shù)量超過500時(shí)，會(huì)使用哈希表而不是ZipList，內(nèi)存占用較多
  • 
• 可以通過hash-max-ziplist-entries配置entry上限。但是如果entry過多就會(huì)導(dǎo)致BigKey問題

方案一

拆分為string類型

存在的問題：

• string結(jié)構(gòu)底層沒有太多內(nèi)存優(yōu)化，內(nèi)存占用較多

• 想要批量獲取這些數(shù)據(jù)比較麻煩

方案二

拆分為小的hash，將 id / 100 作為key， 將id % 100 作為field，這樣每100個(gè)元素為一個(gè)Hash

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-431736.html

package com.heima.test;

import com.heima.jedis.util.JedisConnectionFactory;
import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.Pipeline;
import redis.clients.jedis.ScanResult;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class JedisTest {
    private Jedis jedis;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        // 1.建立連接
        // jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379);
        jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
        // 2.設(shè)置密碼
        jedis.auth("123321");
        // 3.選擇庫
        jedis.select(0);
    }

    @Test
    void testSetBigKey() {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 1; i <= 650; i++) {
            map.put("hello_" + i, "world!");
        }
        jedis.hmset("m2", map);
    }

    @Test
    void testBigHash() {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            map.put("key_" + i, "value_" + i);
        }
        jedis.hmset("test:big:hash", map);
    }

    @Test
    void testBigString() {
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            jedis.set("test:str:key_" + i, "value_" + i);
        }
    }

    @Test
    void testSmallHash() {
        int hashSize = 100;
        Map<String, String> map = new HashMap<>(hashSize);
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            int k = (i - 1) / hashSize;
            int v = i % hashSize;
            map.put("key_" + v, "value_" + v);
            if (v == 0) {
                jedis.hmset("test:small:hash_" + k, map);
            }
        }
    }

    @AfterEach
    void tearDown() {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
}

1.4、總結(jié)

• Key的最佳實(shí)踐
  • 固定格式：[業(yè)務(wù)名]:[數(shù)據(jù)名]:[id]
  • 足夠簡短：不超過44字節(jié)
  • 不包含特殊字符
• Value的最佳實(shí)踐：
  • 合理的拆分?jǐn)?shù)據(jù)，拒絕BigKey
  • 選擇合適數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  • Hash結(jié)構(gòu)的entry數(shù)量不要超過1000
  • 設(shè)置合理的超時(shí)時(shí)間

到了這里，關(guān)于Redis高級(jí)——鍵值對(duì)設(shè)計(jì)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！