Redis的最佳实践？看完不心动，算我输！！

一、Redis键值设计

1、优雅的key结构

Redis的key虽然可以自定义，但是最好遵循几个最佳实战约定：

• 遵循基本格式：[业务名称]:[数据名]:[id] login:user:10
• 不包含特殊字符
• value长度不超过44字节 （4版本之前是39）

优点：

1. 阅读性强
2. 避免key冲突
3. 方便管理。比如：删除该业务下所有的key
4. 更节省内存

1.为什么value长度不尽量不超过44字节

key是String类型，底层编码包括：int、embstr、raw三种：

• int：全部是数值的情况下，采用int编码。将字符串当成数值存储。
• embstr：小于44字节使用，是连续的内存空间，内存占用更小。
• raw：大于44字节使用，是通过指针，指向不同的内存空间。 由于内存不连续，所以访问的时候性能收到影响。

# 测试value，是纯数字。底层编码是int
127.0.0.1:6379> set name 123
OK
127.0.0.1:6379> object encoding name 
"int"

# 测试44个字节，底层编码是embstr
127.0.0.1:6379> set name 12345678912345678912345678912345678912345678
OK
127.0.0.1:6379> object encoding name
"embstr"

# 测试45个字节，底层编码是raw
127.0.0.1:6379> set name 123456789123456789123456789123456789123456789
OK
127.0.0.1:6379> object encoding name
"raw"

2、拒绝BigKey

1.什么是BigKey

虽然一个key，最大能存放512，但是5MB的就是很大的key了

BigKey通常以key的大小和key中成员变量来综合判定，例如：

• key本身的数据量过大：一个String类型的key，它的值是5MB
• key中的成员变量过多：一个ZSET类型的key，他的成员变量10,000个
• key中的成员数据量过大：一个Hash类型的key，它的成员变量虽然只有1000个，但是这些成员变量的value总大小为100MB

推荐值：

• 对于String类型的单个key，建议value小于10KB
• 对于集合类型的key，建议元素数量小于1000

2.BigKey的危害

• 网络阻塞
  对BigKey执行读请求时，少量的QPS就可能导致带宽使用率被占满，导致redis实例，乃至所在物理机变慢

例如一个key的大小5MB，并发20次请求，那么就是100MB的带宽。如果服务器只有100MB的带宽，那么就是全部占用了。

• 数据倾斜
  BigKey所在的Redis实例内存使用率远超其他实例，无法使数据分片的内存资源达到均衡

• Redis阻塞
  对元素较多的hash、list、zset等做运算会比较耗时，从而主线程阻塞

• CPU压力
  对BigKey的数据序列化和反序列化会导致CPU的使用率飙升，影响Redis实例和本机其他应用

3.如何发现BigKey

• redis-cli bigkeys
  利用Redis-cli提供的–bigkeys参数，可以遍历分析所有key，并返回Key的整体统计信息与每个数据的TOP1的bigkey。
  缺点：
  只能看到第一名，有可能第一名并不是bigkey。也有可能第一第二第三都是bigkey。

• scan扫描
  自己编程，利用scan扫描Redis中的所有key，利用strlen和hlen等命令判断key的长度。（不建议使用memory usage，因为是主线程操作）
  1.并不是主线程去操作
  2.并且用的是迭代器逐步扫描
  3.每次扫描一小部分

• 第三方工具
  利用第三方工具，如Redis-Rdb-Tools分析RDB快照文件，全面分析内存使用情况

• 网络监控
  自定义工具，监控进出Redis的网络数据，超出预警值时主动告警

4.如何删除BigKey

BigKey由于内存占用较多，即使删除这样的key也需要耗时很长时间，导致Redis主线程阻塞，引发一系列问题。

• Redis3.0及以下版本
  如果是集合类型，则用（扫描的方法）遍历Bigkey的元素，先逐个删除子元素，最后删除BigKey

• Redis 4.0以后
  Redis在4.0后提供了异步删除的命令：unlik

3、恰当的数据类型

string类型存储了一个123，会占用48个字节。有很多源信息。

1.存储User对象

可以使用Hash类型。

• hash的entry数量小于500时，底层使用ziplist，空间占用小，可以灵活访问对象的任意字段。
• hash的entry数量超过500时，会使用哈希表，内存占用比较多。一百万数据，占用内存大小是62.23M
  

方法一：导致BigKey问题
可以通过hash-max-ziplist-entries配置entry上限。但是如果entry过多就会导致BigKey问题。`

方法二：
拆分为小的hash，将id/100作为key，将id%100作为field，这样每100个元素为一个hash
例如：有100万条数据，不拆分是1个哈希，拆分成1万个哈希。将100万数据放到1万个哈希里面，每个哈希只有100个数据。

内存占用：

二、批处理优化

单个命令执行的流程：
N次命令的响应时间=N次往返的网络传输耗时+N次Redis执行命令耗时。

• 测试案例一：每次执行一次set命令，十万条数据，大概需要44秒。

1、N条命令批处理执行

N次命令的响应时间=1次往返的网络传输耗时+N次Redis执行命令耗时。

• 测试案例二：批处理MSET命令，十万条数据，大概需要182毫秒
  优点：速度最快，具有原子性
  缺点：数据类型受限制

不要在一次批处理中传输太多命令，否则单次命令占用带宽过多，会导致网络阻塞。

2、Pipeline

MSET虽然可以批处理，但是却只能操作部分数据类型（String和Hash类型），因此如果有对复杂数据类型的批处理需要，建议使用Pipeline功能：
优点：数据类型不收限制
缺点：速度略微低于M操作，并不是原子操作。

• 测试案例三：批处理Pipeline，十万条数据，大概需要250毫秒

@Resource
    private Jedis jedis;
    @Test
    void testPipeline() {
    
        // 创建管道
        Pipeline pipelined = jedis.pipelined();
        // 获取当前时间
        long l = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    
            //放入命令到管道
            pipelined.set("test_key:"+i,"value_"+i);
            if (i % 1000 == 0 ){
    
                //每放入一千条命令，批量执行一次
                pipelined.sync();
            }
            long l1 = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("time====>"+(l1-l));
        }
    }

3、集群下的批处理

如MSET或Pipeline这样的批处理需要再一次请求中携带多条命令，而此时如果Redis是一个集群，那批处理命令的多个key必须落在一个插槽中，否则会导致执行失败。

mset name jack age12 sex male
(error)CROSSLOT Keys in request don't hash to the same solt
# 翻译：在这次请求中是：跨域多次槽的key，没有办法去做hash。没有办法到一个槽内。

四种处理方式：

并行solt（推荐使用）

计算每个key的插槽，将存在相同插槽的key，存放在同一组中。从而分出多个组。 在通过多线程的方式同时执行各组的命令。

 @Test
    void testMSetInCluster(){
    
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>(3);
        map.put("name","zhangsan");
        map.put("age","21");
        map.put("sex","male");
        stringRedisTemplate.opsForValue().multiSet(map);
    }

三、服务端优化

1、持久化配置

Redis的持久化虽然可以保证数据安全，但也会带来很多额外的开销，因此持久化请遵循下列建议：

• 用来做缓存的Redis实例尽量不要开启持久化功能。
• 建议关闭RDB持久化功能，使用AOF持久化。
• 利用脚本定期在slave从节点做RDB，实现数据备份。
• 设置合理的rewrite阈值，避免频繁的bgrewrite

超过上一次rewrite的大小的百分百。并且超过64兆
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

• 配置no-appendfsync-on-rewrite=yes，进制在rewrit期间做aof，避免因aof引起的阻塞

部署有关建议：

• Redis实例的物理机要预留足够内存，应对fork和rewrite
• 单个Redis实例内存上限不要太大，例如4G或者8G。可以加快fork速度、减少主从同步、数据迁移的压力。
• Redis实例不要和CPU密集型应用部署在一起。例如ES
• 不要与高硬盘负载应用一起部署。例如数据库、消息队列。

2、慢查询

慢查询：在redis执行时耗时超过某个阈值的命令。称为慢查询

慢查询的阈值可以通过配置指定：

1. 默认阈值是10毫秒，redis执行命令是微妙级别，建议是1毫秒。
   slowlog-log-slower-than 10000
2. 慢查询会放入慢查询日志中，日志的长度有上限，可以通过配置指定：建议长度是1000
   slowlog-max-len 128

3、命令及安全配置

1. Redis一定要设置密码
2. 进制线上使用下面的命令：keys、flushall、flushdb、config set 等命令。可以利用rename-command禁用或者另起名字。
3. bind：限制网卡，进制外网网卡访问
4. 开启防火墙
5. 不要使用Root账户启用Redis
6. 尽量不是有默认的端口

四、集群最佳实践

集群虽然具备高可用特性，能实现自动故障恢复，但是如果使用不当，也会存在一些问题。

1. 集群完整性问题
2. 集群带宽问题
3. 数据倾斜问题。hash_tag
4. 客户端性能问题
5. 命令的集群兼容性问题
6. 集群下不支持lua和事务问题。

所以要不要使用集群？

单体的Redis（主从Redis）已经达到万级别的QPS，并且也具备很强的高可用特性。如果主从能满足业务需求的情况下，尽量不搭建Redis集群。

1、集群完整性问题

集群要不要全部覆盖。也就说插槽数量一个都不能少。当有插槽不能使用时，整个redis集群都不可用。默认是开启的。
cluster-require-full-coverage yes
为了保证高可用性，建议将此配置改为 false

2、集群带宽问题

集群节点之间会不断的互相ping来确定集群中其他节点的状态。每次ping携带的信息至少包括：

• 插槽信息
• 集群状态信息

集群中节点越多，集群状态信息数据量也越大，10各节点的相关信息可能达到1kb，此时每次集群互通需要的带宽会非常高。

解决途径：

1. 避免大集群，集群节点数不要太多，最好少于1000，如果业务庞大，则建立多个集群
2. 避免在单个物理机中运行多个redis实例
3. 配置合适的cluster-nodetimeout值。 集群节点客观下线的超时时间。15秒