redis缓存设计规范

程序员小义

发布于 2024-04-10 15:58:39

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代码可运行

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redis缓存设计规范

一、键值设计

1、key名设计

【建议】可读性

以业务名(或数据库名)为前缀(防止key冲突)，用冒号分隔，比如业务名:表名:id的key可以设置成ugc:video:1

【建议】可管理性

相同业务场景使用公共前缀，同时冒号分层有助于客户端快速定位key

【建议】简洁性

保证语义的前提下，控制key的长度，当key较多时，内存占用也不容忽视，例如： user:{uid}:friends:messages:{mid}简化为u:{uid}:fr:m:{mid}。

【强制】不要包含特殊字符

不能包含空格、换行、单双引号以及其他转义字符

2、value设计

【强制】拒绝bigkey(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。

非字符串的bigkey，不要使用del删除，使用hscan、sscan、zscan方式渐进式删除，同时要注意防止bigkey过期时间自动删除问题(例如一个200万的zset设置1小时过期，会触发del操作，造成阻塞，而且该操作会出现在慢查询中(latency可查))

【建议】选择适合的数据类型

例如：实体类型(要合理控制和使用数据结构内存编码优化配置,例如ziplist，但也要注意节省内存和性能之间的平衡)

hmset user:1 name tom age 19 favor football

set user:1:name tom set user:1:age 19 set user:1:favor football

3、控制key的生命周期

推荐建议使用expire设置过期时间(条件允许可以打散过期时间，防止集中过期)，不过期的数据重点关注idletime。

二、命令使用

1、基础命令

【推荐】 O(N)命令关注N的数量

例如hgetall、lrange、smembers、zrange、sinter等并非不能使用，但是需要明确N的值。有遍历的需求可以使用hscan、sscan、zscan代替。

【推荐】禁用命令

禁止线上使用keys、flushall、flushdb等，通过redis的rename机制禁掉命令，或者使用scan的方式渐进式处理。

【推荐】合理使用select

redis的多数据库较弱，使用数字进行区分，很多客户端支持较差，同时多业务用多数据库实际还是单线程处理，会有干扰。

【推荐】使用批量操作提高效率

原生命令：例如mget、mset。非原生命令：可以使用pipeline提高效率。

但要注意控制一次批量操作的元素个数(例如500以内，实际也和元素字节数有关)。

注意两者不同：

1、原生是原子操作，pipeline是非原子操作。

2、pipeline可以打包不同的命令，原生做不到

3、pipeline需要客户端和服务端同时支持。

2、事务功能

【建议】Redis的事务功能较弱(不支持回滚)，而且集群版本(自研和官方)要求一次事务操作的key必须在一个slot上(可以使用hashtag功能解决)。Redis事务功能较弱，不建议过多使用。

3、Redis集群对Lua的特殊要求

【建议】所有key都应该由 KEYS 数组来传递，redis.call/pcall 里面调用的redis命令，key的位置，必须是KEYS array, 否则直接返回error，"-ERR bad lua script for redis cluster, all the keys that the script uses should be passed using the KEYS array"
【建议】所有key，必须在1个slot上，否则直接返回error, "-ERR eval/evalsha command keys must in same slot"
【建议】必要情况下使用monitor命令时，要注意不要长时间使用。

三、客户端使用

【推荐】避免多个应用使用一个Redis实例。不相干的业务拆分，公共数据做服务化。
【推荐】使用带有连接池的数据库，可以有效控制连接，同时提高效率，标准使用方式：

执行命令如下：

Jedis jedis = null;
try {
    jedis = jedisPool.getResource();
    //具体的命令
    jedis.executeCommand()
} catch (Exception e) {
    logger.error("op key {} error: " + e.getMessage(), key, e);
} finally {
    //注意这里不是关闭连接，在JedisPool模式下，Jedis会被归还给资源池。
    if (jedis != null)
        jedis.close();
}

【建议】高并发下建议客户端添加熔断功能(例如netflix hystrix)
【推荐】设置合理的密码，如有必要可以使用SSL加密访问（阿里云Redis支持）
【建议】根据自身业务类型，选好maxmemory-policy(最大内存淘汰策略)，设置好过期时间。

默认策略是volatile-lru，即超过最大内存后，在过期键中使用lru算法进行key的剔除，保证不过期数据不被删除，但是可能会出现OOM问题。其他策略如下：

1、allkeys-lru：根据LRU算法删除键，不管数据有没有设置超时属性，直到腾出足够空间为止。

2、allkeys-random：随机删除所有键，直到腾出足够空间为止。

3、volatile-random:随机删除过期键，直到腾出足够空间为止。

4、volatile-ttl：根据键值对象的ttl属性，删除最近将要过期数据。如果没有，回退到noeviction策略。

5、noeviction：不会剔除任何数据，拒绝所有写入操作并返回客户端错误信息"(error) OOM command not allowed when used memory"，此时Redis只响应读操作。

四、相关工具

【推荐】数据同步

redis间数据同步可以使用：redis-port

【推荐】big key搜索

redis大key搜索工具

【推荐】热点key寻找

facebook的redis-faina或阿里云Redis

五、删除bigkey实践

下面操作可以使用pipeline加速，另外redis 4.0已经支持key的异步删除

Hash删除: hscan + hdel

public void delBigHash(String host, int port, String password, String bigHashKey) {
    Jedis jedis = new Jedis(host, port);
    if (password != null && !"".equals(password)) {
        jedis.auth(password);
    }
    ScanParams scanParams = new ScanParams().count(100);
    String cursor = "0";
    do {
        ScanResult<Entry<String, String>> scanResult = jedis.hscan(bigHashKey, cursor, scanParams);
        List<Entry<String, String>> entryList = scanResult.getResult();
        if (entryList != null && !entryList.isEmpty()) {
            for (Entry<String, String> entry : entryList) {
                jedis.hdel(bigHashKey, entry.getKey());
            }
        }
        cursor = scanResult.getStringCursor();
    } while (!"0".equals(cursor));

    //删除bigkey
    jedis.del(bigHashKey);
}

List删除: ltrim

public void delBigList(String host, int port, String password, String bigListKey) {
    Jedis jedis = new Jedis(host, port);
    if (password != null && !"".equals(password)) {
        jedis.auth(password);
    }
    long llen = jedis.llen(bigListKey);
    int counter = 0;
    int left = 100;
    while (counter < llen) {
        //每次从左侧截掉100个
        jedis.ltrim(bigListKey, left, llen);
        counter += left;
    }
    //最终删除key
    jedis.del(bigListKey);
}

Set删除: sscan + srem

public void delBigSet(String host, int port, String password, String bigSetKey) {
    Jedis jedis = new Jedis(host, port);
    if (password != null && !"".equals(password)) {
        jedis.auth(password);
    }
    ScanParams scanParams = new ScanParams().count(100);
    String cursor = "0";
    do {
        ScanResult<String> scanResult = jedis.sscan(bigSetKey, cursor, scanParams);
        List<String> memberList = scanResult.getResult();
        if (memberList != null && !memberList.isEmpty()) {
            for (String member : memberList) {
                jedis.srem(bigSetKey, member);
            }
        }
        cursor = scanResult.getStringCursor();
    } while (!"0".equals(cursor));

    //删除bigkey
    jedis.del(bigSetKey);
}

SortedSet删除: zscan + zrem

public void delBigZset(String host, int port, String password, String bigZsetKey) {
    Jedis jedis = new Jedis(host, port);
    if (password != null && !"".equals(password)) {
        jedis.auth(password);
    }
    ScanParams scanParams = new ScanParams().count(100);
    String cursor = "0";
    do {
        ScanResult<Tuple> scanResult = jedis.zscan(bigZsetKey, cursor, scanParams);
        List<Tuple> tupleList = scanResult.getResult();
        if (tupleList != null && !tupleList.isEmpty()) {
            for (Tuple tuple : tupleList) {
                jedis.zrem(bigZsetKey, tuple.getElement());
            }
        }
        cursor = scanResult.getStringCursor();
    } while (!"0".equals(cursor));

    //删除bigkey
    jedis.del(bigZsetKey);
}

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原始发表：2024-01-02，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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