一.Redis开创了一种新的数据存储思路,使用Redis,我们不用在面对功能单调的数据库时,把精力放在如何把大象放进冰箱这样的问题上,而是利用Redis灵活多变的数据结构和数据操作,为不同的大象构建不同的冰箱。
Redis常用数据类型
Redis最为常用的数据类型主要有以下五种:
String
Hash
List
Set
Sorted set
下面我们先来逐一的分析下这五种数据类型的使用和内部实现方式:
String
常用命令:
set,get,decr,incr,mget 等。
应用场景:
String是最常用的一种数据类型,普通的key/value存储都可以归为此类,这里就不所做解释了。
实现方式:
String在redis内部存储默认就是一个字符串,被redisObject所引用,当遇到incr,decr等操作时会转成数值型进行计算,此时redisObject的encoding字段为int。
Hash
常用命令:
hget,hset,hgetall 等。
应用场景:
我们简单举个实例来描述下Hash的应用场景,比如我们要存储一个用户信息对象数据,包含以下信息:
用户ID为查找的key,存储的value用户对象包含姓名,年龄,生日等信息,如果用普通的key/value结构来存储,主要有以下2种存储方式:
第一种方式将用户ID作为查找key,把其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储,这种方式的缺点是,增加了序列化/反序列化的开销,并且在需要修改其中一项信息时,需要把整个对象取回,并且修改操作需要对并发进行保护,引入CAS等复杂问题。
第二种方法是这个用户信息对象有多少成员就存成多少个key-value对儿,用用户ID+对应属性的名称作为唯一标识来取得对应属性的值,虽然省去了序列化开销和并发问题,但是用户ID为重复存储,如果存在大量这样的数据,内存浪费还是非常可观的。
那么Redis提供的Hash很好的解决了这个问题,Redis的Hash实际是内部存储的Value为一个HashMap,并提供了直接存取这个Map成员的接口,如下图:
也就是说,Key仍然是用户ID, value是一个Map,这个Map的key是成员的属性名,value是属性值,这样对数据的修改和存取都可以直接通过其内部Map的Key(Redis里称内部Map的key为field), 也就是通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了,既不需要重复存储数据,也不会带来序列化和并发修改控制的问题。很好的解决了问题。
这里同时需要注意,Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的属性数据,但是如果内部Map的成员很多,那么涉及到遍历整个内部Map的操作,由于Redis单线程模型的缘故,这个遍历操作可能会比较耗时,而另其它客户端的请求完全不响应,这点需要格外注意。
实现方式:
上面已经说到Redis Hash对应Value内部实际就是一个HashMap,实际这里会有2种不同实现,这个Hash的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储,而不会采用真正的HashMap结构,对应的value redisObject的encoding为zipmap,当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。
List
常用命令:
lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。
应用场景:
Redis list的应用场景非常多,也是Redis最重要的数据结构之一,比如twitter的关注列表,粉丝列表等都可以用Redis的list结构来实现,比较好理解,这里不再重复。
实现方式:
Redis list的实现为一个双向链表,即可以支持反向查找和遍历,更方便操作,不过带来了部分额外的内存开销,Redis内部的很多实现,包括发送缓冲队列等也都是用的这个数据结构。
Set
常用命令:
sadd,spop,smembers,sunion 等。
应用场景:
Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能,特殊之处在于set是可以自动排重的,当你需要存储一个列表数据,又不希望出现重复数据时,set是一个很好的选择,并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口,这个也是list所不能提供的。
实现方式:
set 的内部实现是一个 value永远为null的HashMap,实际就是通过计算hash的方式来快速排重的,这也是set能提供判断一个成员是否在集合内的原因。
Sorted set
常用命令:
zadd,zrange,zrem,zcard等
使用场景:
Redis sorted set的使用场景与set类似,区别是set不是自动有序的,而sorted set可以通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序,并且是插入有序的,即自动排序。当你需要一个有序的并且不重复的集合列表,那么可以选择sorted set数据结构,比如twitter 的public timeline可以以发表时间作为score来存储,这样获取时就是自动按时间排好序的。
实现方式:
Redis sorted set的内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序,HashMap里放的是成员到score的映射,而跳跃表里存放的是所有的成员,排序依据是HashMap里存的score,使用跳跃表的结构可以获得比较高的查找效率,并且在实现上比较简单。
http://www.cnblogs.com/shanyou/archive/2012/09/04/2670972.html
二.新浪微博:史上最大的Redis集群
Tape is Dead,Disk is Tape,Flash is Disk,RAM Locality is King. — Jim Gray
Redis不是比较成熟的memcache或者Mysql的替代品,是对于大型互联网类应用在架构上很好的补充。现在有越来越多的应用也在纷纷基于Redis做架构的改造。首先简单公布一下Redis平台实际情况:
2200+亿 commands/day 5000亿Read/day 500亿Write/day
18TB+ Memory
500+ Servers in 6 IDC 2000+instances
应该是国内外比较大的Redis使用平台,今天主要从应用角度谈谈Redis服务平台。
Pinterest:Reids维护上百亿的相关性
Pinterest已经成为硅谷最疯故事之一,在2012年,他们基于PC的业务增加1047%,移动端采用增加1698%, 该年3月其独立访问数量更飙升至533亿。在Pinterest,人们关注的事物以百亿记——每个用户界面都会查询某个board或者是用户是否关注的行为促成了异常复杂的工程问题。这也让Redis获得了用武之地。经过数年的发展,Pinterest已经成为媒体、社交等多个领域的佼佼者,其辉煌战绩如下:
获得的推荐流量高于Google+、YouTube及LinkedIn三者的总和
与Facebook及Twitter一起成为最流行的三大社交网络
参考Pinterest进行购买的用户比其它网站更高( 更多详情)
如您所想,基于其独立访问数,Pinterest的高规模促成了一个非常高的IT基础设施需求。
通过缓存来优化用户体验
近日,Pinterest工程经理Abhi Khune对其公司的用户体验需求及Redis的使用经验 进行了分享。即使是滋生的应用程序打造者,在分析网站的细节之前也不会理解这些特性,因此先大致的理解一下使用场景:首先,为每个粉丝进行提及到的预检查;其次,UI将准确的显示用户的粉丝及关注列表分页。高效的执行这些操作,每次点击都需要非常高的性能架构。
不能免俗,Pinterest的软件工程师及架构师已经使用了MySQL及memcache,但是缓存解决方案仍然达到了他们的瓶颈;因此为了拥有更好的用户体验,缓存必须被扩充。而在实际操作过程中,工程团队已然发现缓存只有当用户sub-graph已经在缓存中时才会起到作用。因此。任何使用这个系统的人都需要被缓存,这就导致了整个图的缓存。同时,最常见的查询“用户A是否关注了用户B”的答案经常是否定的,然而这却被作为了缓存丢失,从而促成一个数据库查询,因此他们需要一个新的方法来扩展缓存。最终,他们团队决定使用Redis来存储整个图,用以服务众多的列表。
使用Redis存储大量的Pinterest列表
Pinterest使用了Redis作为解决方案,并将性能推至了内存数据库等级,为用户保存多种类型列表:
关注者列表
你所关注的board列表
粉丝列表
关注你board的用户列表
某个用户中board中你没有关注的列表
每个board的关注者及非关注者
Redis为其7000万用户存储了以上的所有列表,本质上讲可以说是储存了所有粉丝图,通过用户ID分片。鉴于你可以通过类型来查看以上列表的数据,分析概要信息被用看起来更像事务的系统储存及访问。Pinterest当下的用户like被限制为10万,初略进行统计:如果每个用户关注25个board,将会在用户及board间产生17.5亿的关系。同时更加重要的是,这些关系随着系统的使用每天都会增加。
Pinterest的Reids架构及运营
通过Pinterest的一个创始人了解到,Pinterest开始使用Python及订制的Django编写应用程序,并一直持续到其拥有1800万用户级日410TB用户数据的时候。虽然使用了多个存储对数据进行储存,工程师根据用户id使用了8192个虚拟分片,每个分片都运行在一个Redis DB之上,同时1个Redis实例将运行多个Redis DB。为了对CPU核心的充分使用,同一台主机上同时使用多线程和单线程Redis实例。
鉴于整个数据集运行在内存当中,Redis在Amazon EBS上对每秒传输进来的写入都会进行持久化。扩展主要通过两个方面进行:第一,保持50%的利用率,通过主从转换,机器上运行的Redis实例一半会转译到一个新机器上;第二,扩展节点和分片。整个Redis集群都会使用一个主从配置,从部分将被当做一个热备份。一旦主节点失败,从部分会立刻完成主的转换,同时一个新的从部分将会被添加,ZooKeeper将完成整个过程。同时他们每个小时都会在Amazon S3上运行BGsave做更持久的储存——这项Reids操作会在后端进行,之后Pinterest会使用这些数据做MapReduce和分析作业。(更多内容见原文)
国内外三个不同领域巨头分享的Redis实战经验及使用场景, http://www.csdn.net/article/2013-10-07/2817107-three-giant-share-redis-experience/1
三.Redis的一个很大好处就是可以不用整个转入到这个数据库,而是可以沿用之前的MySQL等数据库,而仅在一些特定的应用场景通过Redis的特性提高效率。本文列出了11个这样的Web应用场景,如显示最新的项目列表、删除和过滤、排行榜等相关需求。
下面列出11种Web应用场景,在这些场景下可以充分的利用Redis的特性,大大提高效率。
1.在主页中显示最新的项目列表。
Redis使用的是常驻内存的缓存,速度非常快。LPUSH用来插入一个内容ID,作为关键字存储在列表头部。LTRIM用来限制列表中的项目数最多为5000。如果用户需要的检索的数据量超越这个缓存容量,这时才需要把请求发送到数据库。
2.删除和过滤。
如果一篇文章被删除,可以使用LREM从缓存中彻底清除掉。
3.排行榜及相关问题。
排行榜(leader board)按照得分进行排序。ZADD命令可以直接实现这个功能,而ZREVRANGE命令可以用来按照得分来获取前100名的用户,ZRANK可以用来获取用户排名,非常直接而且操作容易。
4.按照用户投票和时间排序。
这就像Reddit的排行榜,得分会随着时间变化。LPUSH和LTRIM命令结合运用,把文章添加到一个列表中。一项后台任务用来获取列表,并重新计算列表的排序,ZADD命令用来按照新的顺序填充生成列表。列表可以实现非常快速的检索,即使是负载很重的站点。
5.过期项目处理。
使用unix时间作为关键字,用来保持列表能够按时间排序。对current_time和time_to_live进行检索,完成查找过期项目的艰巨任务。另一项后台任务使用ZRANGE...WITHSCORES进行查询,删除过期的条目。
6.计数。
进行各种数据统计的用途是非常广泛的,比如想知道什么时候封锁一个IP地址。INCRBY命令让这些变得很容易,通过原子递增保持计数;GETSET用来重置计数器;过期属性用来确认一个关键字什么时候应该删除。
7.特定时间内的特定项目。
这是特定访问者的问题,可以通过给每次页面浏览使用SADD命令来解决。SADD不会将已经存在的成员添加到一个集合。
8.实时分析正在发生的情况,用于数据统计与防止垃圾邮件等。
使用Redis原语命令,更容易实施垃圾邮件过滤系统或其他实时跟踪系统。
9.Pub/Sub。
在更新中保持用户对数据的映射是系统中的一个普遍任务。Redis的pub/sub功能使用了SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE和PUBLISH命令,让这个变得更加容易。
10.队列。
在当前的编程中队列随处可见。除了push和pop类型的命令之外,Redis还有阻塞队列的命令,能够让一个程序在执行时被另一个程序添加到队列。你也可以做些更有趣的事情,比如一个旋转更新的RSS feed队列。
11.缓存。
Redis缓存使用的方式与memcache相同。
网络应用不能无休止地进行模型的战争,看看这些Redis的原语命令,尽管简单但功能强大,把它们加以组合,所能完成的就更无法想象。当然,你可以专门编写代码来完成所有这些操作,但Redis实现起来显然更为轻松。
http://os.51cto.com/art/201107/278292.htm
四.Redis 的 5 个常见使用场景
在这篇文章中,我们将阐述 Redis 最常用的使用场景,以及那些影响我们选择的不同特性。
1、会话缓存(Session Cache)
最常用的一种使用Redis的情景是会话缓存(session cache)。用Redis缓存会话比其他存储(如Memcached)的优势在于:Redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时,如果用户的购物车信息全部丢失,大部分人都会不高兴的,现在,他们还会这样吗?
幸运的是,随着 Redis 这些年的改进,很容易找到怎么恰当的使用Redis来缓存会话的文档。甚至广为人知的商业平台Magento也提供Redis的插件。
2、全页缓存(FPC)
除基本的会话token之外,Redis还提供很简便的FPC平台。回到一致性问题,即使重启了Redis实例,因为有磁盘的持久化,用户也不会看到页面加载速度的下降,这是一个极大改进,类似PHP本地FPC。
再次以Magento为例,Magento提供一个插件来使用Redis作为全页缓存后端。
此外,对WordPress的用户来说,Pantheon有一个非常好的插件 wp-redis,这个插件能帮助你以最快速度加载你曾浏览过的页面。
3、队列
Reids在内存存储引擎领域的一大优点是提供 list 和 set 操作,这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作,就类似于本地程序语言(如Python)对 list 的 push/pop 操作。
如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”,你马上就能找到大量的开源项目,这些项目的目的就是利用Redis创建非常好的后端工具,以满足各种队列需求。例如,Celery有一个后台就是使用Redis作为broker,你可以从这里去查看。
4.排行榜/计数器
Redis在内存中对数字进行递增或递减的操作实现的非常好。集合(Set)和有序集合(Sorted Set)也使得我们在执行这些操作的时候变的非常简单,Redis只是正好提供了这两种数据结构。所以,我们要从排序集合中获取到排名最靠前的10个用户–我们称之为“user_scores”,我们只需要像下面一样执行即可:
当然,这是假定你是根据你用户的分数做递增的排序。如果你想返回用户及用户的分数,你需要这样执行:
ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES
Agora Games就是一个很好的例子,用Ruby实现的,它的排行榜就是使用Redis来存储数据的,你可以在这里看到。
5、发布/订阅
最后(但肯定不是最不重要的)是Redis的发布/订阅功能。发布/订阅的使用场景确实非常多。我已看见人们在社交网络连接中使用,还可作为基于发布/订阅的脚本触发器,甚至用Redis的发布/订阅功能来建立聊天系统!(不,这是真的,你可以去核实)。
Redis提供的所有特性中,我感觉这个是喜欢的人最少的一个,虽然它为用户提供如果此多功能。
等等?
亲爱的读者,你是怎么认为的呢?你会在什么情况使用Redis呢?
http://blog.jobbole.com/88383/
五.Redis作者谈Redis应用场景
毫无疑问,Redis开创了一种新的数据存储思路,使用Redis,我们不用在面对功能单调的数据库时,把精力放在如何把大象放进冰箱这样的问题上,而是利用Redis灵活多变的数据结构和数据操作,为不同的大象构建不同的冰箱。希望你喜欢这个比喻。
下面是一篇新鲜出炉的文章,其作者是Redis作者@antirez,他描述了Redis比较适合的一些应用场景,NoSQLFan简单列举在这里,供大家一览:
1.取最新N个数据的操作
比如典型的取你网站的最新文章,通过下面方式,我们可以将最新的5000条评论的ID放在Redis的List集合中,并将超出集合部分从数据库获取
使用LPUSH latest.comments<ID>命令,向list集合中插入数据
插入完成后再用LTRIM latest.comments 0 5000命令使其永远只保存最近5000个ID
然后我们在客户端获取某一页评论时可以用下面的逻辑(伪代码)
FUNCTION get_latest_comments(start,num_items):
id_list = redis.lrange("latest.comments",start,start+num_items-1)
IF id_list.length < num_items
id_list = SQL_DB("SELECT ... ORDER BY time LIMIT ...")
END
RETURN id_list
END
如果你还有不同的筛选维度,比如某个分类的最新N条,那么你可以再建一个按此分类的List,只存ID的话,Redis是非常高效的。
2.排行榜应用,取TOP N操作
这个需求与上面需求的不同之处在于,前面操作以时间为权重,这个是以某个条件为权重,比如按顶的次数排序,这时候就需要我们的sorted set出马了,将你要排序的值设置成sorted set的score,将具体的数据设置成相应的value,每次只需要执行一条ZADD命令即可。
3.需要精准设定过期时间的应用
比如你可以把上面说到的sorted set的score值设置成过期时间的时间戳,那么就可以简单地通过过期时间排序,定时清除过期数据了,不仅是清除Redis中的过期数据,你完全可以把Redis里这个过期时间当成是对数据库中数据的索引,用Redis来找出哪些数据需要过期删除,然后再精准地从数据库中删除相应的记录。
4.计数器应用
Redis的命令都是原子性的,你可以轻松地利用INCR,DECR命令来构建计数器系统。
5.Uniq操作,获取某段时间所有数据排重值
这个使用Redis的set数据结构最合适了,只需要不断地将数据往set中扔就行了,set意为集合,所以会自动排重。
6.实时系统,反垃圾系统
通过上面说到的set功能,你可以知道一个终端用户是否进行了某个操作,可以找到其操作的集合并进行分析统计对比等。没有做不到,只有想不到。
7.Pub/Sub构建实时消息系统
Redis的Pub/Sub系统可以构建实时的消息系统,比如很多用Pub/Sub构建的实时聊天系统的例子。
8.构建队列系统
使用list可以构建队列系统,使用sorted set甚至可以构建有优先级的队列系统。
9.缓存
这个不必说了,性能优于Memcached,数据结构更多样化。
http://blog.nosqlfan.com/html/2235.html
延伸阅读:
Redis复制与可扩展集群搭建, http://www.infoq.com/cn/articles/tq-redis-copy-build-scalable-cluster
Redis应用场景, http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8836819
http://www.baidu.com/s?wd=redis使用场景
http://www.sogou.com/web?query=redis使用场景
https://www.so.com/s?q=redis使用场景
http://blog.nosqlfan.com/topics/redis