Redis基本使用及百亿数据量中的使用技巧分享

依乐祝

发布于 2018-11-12 07:19:19

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作者：大石头
时间：2018-11-10 晚上20：00
内容：Redis基本使用及百亿数据量中的使用技巧分享
记录人：依乐祝

热场准备

熟悉的开场白，大家晚上好啊，今天给大家分享的是Redis在大数据中的使用，可能真正讲的是一些redis的使用技巧，Redis基本的一些东西。

首先给大家个地址，源码以及实例都在里面，当然今天的分享也是按照里面的实例来进行的，大家可以先进行下载。 http://git.newlifex.com/NewLife/NewLife.Redis 当然这里也附上Redis的下载地址： windows：https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases http://x.newlifex.com/Redis-x64-3.2.100.msi Linux：https://redis.io/download

开始

Redis封装架构讲解

实际上NewLife.Redis是一个完整的Redis协议的功能的实现，但是redis的核心功能并没有在这里面，Redis的核心功能的实现是在NewLife.Core里面。这里可以打开看一下，NewLife.Core里面有一个NewLife.Caching的命名空间，里面有一个Redis类里面实现了Redis的基本功能，另一个类是RedisClient是Redis的客户端。Redis的核心功能就是有这两个类实现。RedisClient代表着Redis客户端对服务器的一个连接。Redis真正使用的时候有一个Redis连接池，里面存放着很多个RedisClient对象。

所以我们Redis的封装有两层，一层是NewLife.Core里面的Redis以及RedisClient。另一层就是NewLife.Redis。这里面的FullRedis是对Redis的实现了Redis的所有的高级功能。这里你也可以认为NewLife.Redis是Redis的一个扩展。

Test实例讲解Redis的基本使用

实例

打开Program.cs看下代码

这里XTrace.UseConsole();是向控制台输出日志，方便调试使用查看结果。

接下来看第一个例子Test1。具体的我都在代码中进行了注释，大家可以看下

 static void Test1()
        {
            var ic = Redis.Create("127.0.0.1:6379", 3);//创建Redis实例，得到FullRedis对象
            //var ic = new FullRedis();//另一种实例化的方式
            //ic.Server = "127.0.0.1:6379";
            //ic.Db = 3;//Redis中数据库
            ic.Log = XTrace.Log;//显示日志，进行Redis操作把日志输出，生产环境不用输出日志

            // 简单操作
            Console.WriteLine("共有缓存对象 {0} 个", ic.Count);//缓存对象数量

            ic.Set("name", "大石头");//Set K-V结构，Set第二个参数可以是任何类型
            Console.WriteLine(ic.Get<String>("name"));//Get泛型，指定获取的类型

            ic.Set("time", DateTime.Now, 1);//过期时间秒
            Console.WriteLine(ic.Get<DateTime>("time").ToFullString());
            Thread.Sleep(1100);
            Console.WriteLine(ic.Get<DateTime>("time").ToFullString());

            // 列表
            var list = ic.GetList<DateTime>("list");
            list.Add(DateTime.Now);
            list.Add(DateTime.Now.Date);
            list.RemoveAt(1);
            Console.WriteLine(list[list.Count - 1].ToFullString());

            // 字典
            var dic = ic.GetDictionary<DateTime>("dic");
            dic.Add("xxx", DateTime.Now);
            Console.WriteLine(dic["xxx"].ToFullString());

            // 队列
            var mq = ic.GetQueue<String>("queue");
            mq.Add(new[] { "abc", "g", "e", "m" });
            var arr = mq.Take(3);
            Console.WriteLine(arr.Join(","));

            // 集合
            var set = ic.GetSet<String>("181110_1234");
            set.Add("xx1");
            set.Add("xx2");
            set.Add("xx3");
            Console.WriteLine(set.Count);
            Console.WriteLine(set.Contains("xx2"));

            Console.WriteLine("共有缓存对象 {0} 个", ic.Count);
        }

Set的时候如果是字符串或者字符数据的话Redis会直接保存起来（字符串内部机制也是保存二进制），如果是其他类型会默认进行json序列化然后再保存起来
Get的时候如果是字符串或者字符数据会直接获取，如果是其他类型会进行json反序列化
Set第三个参数过期时间单位是秒。
vs调试小技巧，按F5或者直接工具栏“启动”会编译整个解决方案会很慢（VS默认），可以选中项目然后右键菜单选择调试->启动新实例。会只编译将会用到的项目，这样对调试来说会快很多。
大家运行调试后可以看到控制台输出的内容：向右的箭头=》是ic.Log=XTrace.Log输出的日志

字典的使用：对象的话需要把json全部取出来然后转换成对象，而字典的话就可以直接取某个字段。
队列是List结构实现的，使用场景可以上游数据太多，下游处理不过来的时候，那么就可以使用这个队列。上游的数据发到队列，然后下游漫漫的消费。另一个应用，夸语言的协同工作，比方说其他语言实现的程序往队列里面塞数据，然后另一种语言来进行消费处理。哈，这种方式类似mq的概念，虽然有点low，但是也很好用。
集合，用的比较多的是用在一个需要精确判断的去重功能。像我们每天有三千万订单，这三千万订单可以有重复，这时候我想统计下一共有订单，这时候直接数据库group by是不大可能的，因为数据库中分了十几张表，这里分享个实战经验：比方说揽收，商家发货了，网点要把件收回来，但是收回来之前网点不知道自己有多少货啊，这时候我们做了一个功能，也就是订单会发送到我们公司来，我们会建一个time_site的key的集合，而且集合本身有去重的功能，而且我们可以很方便的通过set.Count功能来统计数量，当件被揽收以后，我们后台把这个件从集合中Remove掉.然后这个Set中存在的就是网点还没有揽收的件，这时候通过Count就会知道这个网点今天还有多少件没有揽收。实际使用中这个数量比较大，因为有几万个网点。
Redis中布隆过滤器，去重的，面试的时候问的比较多
小经验分享：
- 数据库中不合法的时间处理：判断时间中的年份，是否大于2000年。如果小于2000就认为不合法。习惯大于小于号不习惯用等于号，这样可以处理很多意外的数据
- Set的时候最好指定过期时间防止有些需要删除的数据，我们忘记删了
- Redis异步尽量不用，因为Redis延迟本身很小，大概在100us-200us，再一个就是Redis本身是单线程的，异步任务切换的耗时比网络耗时还要大。
- List用法：物联网中数据上传，量比较大时，我们可以把这些数据先放在Redis的List中，比如说一秒钟1万条，然后再批量取出来然后批量插入数据库中。这时候要设置好key,可以前缀+时间，对于已经处理的List可以进行remove移除。

压力测试

接下来看第四个例子，我们直接做压力测试，代码如下：

 static void Main(String[] args)
        {
            XTrace.UseConsole();

            // 激活FullRedis，否则Redis.Create会得到默认的Redis对象
            FullRedis.Register();

            Test4();

            Console.ReadKey();
        }
 static void Test4()
        {
            var ic = Redis.Create("127.0.0.1:6379", 5);
            //var ic = new MemoryCache();
            ic.Bench();
        }

运行的结果如下图所示：

测试就是进行get,set remove,累加等的操作。大家可以看到在我本机上轻轻松松的到了六十万，多线程到时候甚至到了一百多万。为什么会达到这么高的ops呢，下面给大家说一下。

Bench 会分根据线程数分多组进行添删改压力测试。
rand 参数，是否随机产生key/value。
batch 批大小，分批执行读写操作，借助GetAll/SetAll进行优化。

Redis中NB的函数来提升性能

上面的操作如果大家都掌握的基本算Redis入门了，接下来进行进阶。会了基本比别人更胜一筹了。

GetAll()与SetAll()

GetAll:比方说我要取是个key，这个时候可以用getall。这时候redis就执行了一次命令。比方说我要取10个key那么用get的话要取10次，如果用getall的话要用1次。一次getall时间大概是get的一点几倍，但是10次get的话就是10倍的时间，这个账你应该会算吧。强烈推荐大家用getall。

setall 跟getall相似。批量设置K-V.

setall与getall性能很恐怖，官方公布的ops也就10万左右，为什么我们的测试轻轻松松到五十万甚至上百万，因为我们就用了setall,getall。如果get,set两次以上，建议用getall，setall

Redis管道Pipeline

比如执行10次命令会打包成一个包集体发过去执行，这里实现的方式是StartPipeline()开始，StopPipeline()结束中间的代码就会以管道的形式执行。这里推荐使用我们的更强的武器，AutoPipeline自动管道属性。管道操作到一定数量时，自动提交，默认0.使用了不需要使用AutoPipeline，就不需要StartPipeline，StopPipeline指定开始结束了！

Add与Replace

Add:Redis中没有这个Key就添加，有了就不要添加，返回false
Replace:有则替换，还会返回原来的值，没有则不进行操作

Add跟Replace就是实现Redis分布式锁的关键

Redis使用技巧，经验分享

在项目的Readme中，这里摘录下：

特性

在ZTO大数据实时计算广泛应用，200多个Redis实例稳定工作一年多，每天处理近1亿包裹数据，日均调用量80亿次
低延迟，Get/Set操作平均耗时200~600us（含往返网络通信）
大吞吐，自带连接池，最大支持1000并发
高性能，支持二进制序列化（默认用的json,json很低效，转成二进制性能会提升很多）

Redis经验分享

在Linux上多实例部署，实例个数等于处理器个数，各实例最大内存直接为本机物理内存，避免单个实例内存撑爆（比方说8核心处理器，那么就部署8个实例）
把海量数据（10亿+）根据key哈希（Crc16/Crc32）存放在多个实例上，读写性能成倍增长
采用二进制序列化，而非常见的Json序列化
合理设计每一对Key的Value大小，包括但不限于使用批量获取，原则是让每次网络包控制在1.4k字节附近，减少通信次数（实际经验几十k，几百k也是没问题的）
Redis客户端的Get/Set操作平均耗时200~600us（含往返网络通信），以此为参考评估网络环境和Redis客户端组件（达不到就看一下网络，序列化方式等等）
使用管道Pipeline合并一批命令
Redis的主要性能瓶颈是序列化、网络带宽和内存大小，滥用时处理器也会达到瓶颈
其它可查优化技巧以上经验，源自于300多个实例4T以上空间一年多稳定工作的经验，并按照重要程度排了先后顺序，可根据场景需要酌情采用！缓存Redis的兄弟姐妹 Redis实现ICache接口，它的孪生兄弟MemoryCache，内存缓存，千万级吞吐率。各应用强烈建议使用ICache接口编码设计，小数据时使用MemoryCache实现；数据增大（10万）以后，改用Redis实现，不需要修改业务代码。提问环节聊聊大数据中Redis使用的经验，问题

一条数据多个key怎么设置比较合理？如果对性能要求不是很高直接用json序列化实体就好，没必要使用字典进行存储。
队列跟List有什么区别？左进右出的话用List还是用队列比较好？队列其实就是用List实现的，也是基于List封装的。左进右出的话直接队列就好。Redis的List结构比较有意思，既可以左进右出，也能右进左出。所以它既可以实现列表结构，也能队列，也能实现栈
存放多个字段的类性能一样吗？大部分场景都不会有偏差，可能对于大公司数据量比较大的场景会有些偏差
可否介绍一下使用Redis进行数据计算、统计的场景？略。自己看视频吧！o(∩_∩)o 哈哈！（因为我没听清！）
大数据写入到数据库之后比如数据到亿以上的时候统计分析这块查询这块能不能分享些经验。分表分库，拆分到一千万以内。
CPU为何暴涨？

程序员终极理念：CPU达到百分百，然后性能达到最优，尽量不要浪费。最痛恨的是：如果cpu不到百分百，性能没法提升了，说明代码有问题！