Redis 很屌,不懂使用规范就糟蹋了

本文涉及的产品
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: 所以,只有规范的使用 Redis,才能实现高性能和节省内存,否则再屌的 Redis 也禁不起我们瞎折腾。

Redis 使用规范围绕如下几个纬度展开:


  • 键值对使用规范;


  • 命令使用规范;


  • 数据保存规范;


  • 运维规范。


键值对使用规范


有两点需要注意:


  1. 好的 key 命名,才能提供可读性强、可维护性高的 key,便于定位问题和寻找数据。


  1. value要避免出现 bigkey、选择高效的序列化和压缩、使用对象共享池、选择高效恰当的数据类型(可参考《Redis 实战篇:巧用数据类型实现亿级数据统计》)。


key 命名规范


规范的 key命名,在遇到问题的时候能够方便定位。Redis 属于 没有 SchemeNoSQL数据库。


所以要靠规范来建立其 Scheme 语意,就好比根据不同的场景我们建立不同的数据库。

敲黑板


把「业务模块名」作为前缀(好比数据库 Scheme),通过「冒号」分隔,再加上「具体业务名」。


这样我们就可以通过 key 前缀来区分不同的业务数据,清晰明了。


总结起来就是:「业务名:表名:id」


比如我们要统计公众号属于技术类型的博主「码哥字节」的粉丝数。


set 公众号:技术类:码哥字节 100000


码哥,key 太长的话有什么问题么?


key 是字符串,底层的数据结构是 SDS,SDS 结构中会包含字符串长度、分配空间大小等元数据信息。


字符串长度增加,SDS 的元数据也会占用更多的内存空间。


所以当字符串太长的时候,我们可以采用适当缩写的形式。


不要使用 bigkey


码哥,我就中招了,导致报错获取不到连接。


因为 Redis 是单线程执行读写指令,如果出现bigkey 的读写操作就会阻塞线程,降低 Redis 的处理效率。


bigkey包含两种情况:


  • 键值对的 value很大,比如 value保存了 2MBString数据;


  • 键值对的 value是集合类型,元素很多,比如保存了 5 万个元素的 List 集合。


虽然 Redis 官方说明了 keystring类型 value限制均为512MB


防止网卡流量、慢查询,string类型控制在10KB以内,hash、list、set、zset元素个数不要超过 5000。


码哥,如果业务数据就是这么大咋办?比如保存的是《金ping梅》这个大作。


我们还可以通过 gzip 数据压缩来减小数据大小:


/**
 * 使用gzip压缩字符串
 */
public static String compress(String str) {
    if (str == null || str.length() == 0) {
        return str;
    }
    try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
    GZIPOutputStream gzip = new GZIPOutputStream(out)) {
        gzip.write(str.getBytes());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return new sun.misc.BASE64Encoder().encode(out.toByteArray());
}
/**
 * 使用gzip解压缩
 */
public static String uncompress(String compressedStr) {
    if (compressedStr == null || compressedStr.length() == 0) {
        return compressedStr;
    }
    byte[] compressed = new sun.misc.BASE64Decoder().decodeBuffer(compressedStr);;
    String decompressed = null;
    try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
    ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(compressed);
    GZIPInputStream ginzip = new GZIPInputStream(in);) {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int offset = -1;
        while ((offset = ginzip.read(buffer)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, offset);
        }
        decompressed = out.toString();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return decompressed;
}


集合类型


如果集合类型的元素的确很多,我们可以将一个大集合拆分成多个小集合来保存。


使用高效序列化和压缩方法


为了节省内存,我们可以使用高效的序列化方法和压缩方法去减少 value的大小。


protostuffkryo这两种序列化方法,就要比 Java内置的序列化方法效率更高。


上述的两种序列化方式虽然省内存,但是序列化后都是二进制数据,可读性太差。


通常我们会序列化成 JSON或者 XML,为了避免数据占用空间大,我们可以使用压缩工具(snappy、 gzip)将数据压缩再存到 Redis 中。


使用整数对象共享池


Redis 内部维护了 0 到 9999 这 1 万个整数对象,并把这些整数作为一个共享池使用。


即使大量键值对保存了 0 到 9999 范围内的整数,在 Redis 实例中,其实只保存了一份整数对象,可以节省内存空间。


需要注意的是,有两种情况是不生效的:


  1. Redis 中设置了 maxmemory,而且启用了 LRU策略(allkeys-lru 或 volatile-lru 策略),那么,整数对象共享池就无法使用了。


这是因为 LRU 需要统计每个键值对的使用时间,如果不同的键值对都复用一个整数对象就无法统计了。


  1. 如果集合类型数据采用 ziplist 编码,而集合元素是整数,这个时候,也不能使用共享池。


因为 ziplist 使用了紧凑型内存结构,判断整数对象的共享情况效率低。


命令使用规范


有的命令的执行会造成很大的性能问题,我们需要格外注意。


生产禁用的指令


Redis 是单线程处理请求操作,如果我们执行一些涉及大量操作、耗时长的命令,就会严重阻塞主线程,导致其它请求无法得到正常处理。


  • KEYS:该命令需要对 Redis 的全局哈希表进行全表扫描,严重阻塞 Redis 主线程;


应该使用 SCAN 来代替,分批返回符合条件的键值对,避免主线程阻塞。


  • FLUSHALL:删除 Redis 实例上的所有数据,如果数据量很大,会严重阻塞 Redis 主线程;


  • FLUSHDB,删除当前数据库中的数据,如果数据量很大,同样会阻塞 Redis 主线程。


加上 ASYNC 选项,让 FLUSHALL,FLUSHDB 异步执行。


我们也可以直接禁用,用rename-command命令在配置文件中对这些命令进行重命名,让客户端无法使用这些命令。


慎用 MONITOR 命令


MONITOR 命令会把监控到的内容持续写入输出缓冲区。


如果线上命令的操作很多,输出缓冲区很快就会溢出了,这就会对 Redis 性能造成影响,甚至引起服务崩溃。


所以,除非十分需要监测某些命令的执行(例如,Redis 性能突然变慢,我们想查看下客户端执行了哪些命令)我们才使用。


慎用全量操作命令


比如获取集合中的所有元素(HASH 类型的 hgetall、List 类型的 lrange、Set 类型的 smembers、zrange 等命令)。


这些操作会对整个底层数据结构进行全量扫描 ,导致阻塞 Redis 主线程。


码哥,如果业务场景就是需要获取全量数据咋办?


有两个方式可以解决:


  1. 使用 SSCAN、HSCAN等命令分批返回集合数据;


  1. 把大集合拆成小集合,比如按照时间、区域等划分。


数据保存规范


冷热数据分离


虽然 Redis 支持使用 RDB 快照和 AOF 日志持久化保存数据,但是,这两个机制都是用来提供数据可靠性保证的,并不是用来扩充数据容量的。


不要什么数据都存在 Redis,应该作为缓存保存热数据,这样既可以充分利用 Redis 的高性能特性,还可以把宝贵的内存资源用在服务热数据上。


业务数据隔离


不要将不相关的数据业务都放到一个 Redis 中。一方面避免业务相互影响,另一方面避免单实例膨胀,并能在故障时降低影响面,快速恢复。


设置过期时间


在数据保存时,我建议你根据业务使用数据的时长,设置数据的过期时间。


写入 Redis 的数据会一直占用内存,如果数据持续增多,就可能达到机器的内存上限,造成内存溢出,导致服务崩溃。


控制单实例的内存容量


建议设置在 2~6 GB 。这样一来,无论是 RDB 快照,还是主从集群进行数据同步,都能很快完成,不会阻塞正常请求的处理。


防止缓存雪崩


避免集中过期 key 导致缓存雪崩。


码哥,什么是缓存雪崩?


当某一个时刻出现大规模的缓存失效的情况,那么就会导致大量的请求直接打在数据库上面,导致数据库压力巨大,如果在高并发的情况下,可能瞬间就会导致数据库宕机。


运维规范


  1. 使用 Cluster 集群或者哨兵集群,做到高可用;


  1. 实例设置最大连接数,防止过多客户端连接导致实例负载过高,影响性能。


  1. 不开启 AOF 或开启 AOF 配置为每秒刷盘,避免磁盘 IO 拖慢 Redis 性能。


  1. 设置合理的 repl-backlog,降低主从全量同步的概率


  1. 设置合理的 slave client-output-buffer-limit,避免主从复制中断情况发生。


  1. 根据实际场景设置合适的内存淘汰策略。


  1. 使用连接池操作 Redis。


最后,欢迎在留言区分享一下你常用的使用规范,我们一起交流讨论。

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