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  • 关于redis的keys命令的性能问题

    查找所有符合给定模式 pattern 的 key 。
    KEYS * 匹配数据库中所有 key 。
    KEYS h?llo 匹配 hello , hallo 和 hxllo 等。
    KEYS h*llo 匹配 hllo 和 heeeeello 等。
    KEYS h[ae]llo 匹配 hello 和 hallo ,但不匹配 hillo
    实际应用中有时候会出现需要遍历redis中的所有键值的需求,比如清理没用的键等等。但是keys这个命令性能真的很差,redis官方文档是这么说的:

    Warning: consider KEYS as a command that should only be used in production environments with extreme care. 
    It may ruin performance when it is executed against large databases.
    This command is intended for debugging and special operations, such as changing your keyspace layout.
    Don’t use KEYS in your regular application code. If you’re looking for a way to find keys in a subset of your keyspace,
    consider using SCAN or sets.

    Keys模糊匹配,请大家在实际运用的时候忽略掉。因为Keys会引发Redis锁,并且增加Redis的CPU占用,情况是很恶劣的,实际应用中有时候会出现需要遍历redis中的所有键值的需求,比如清理没用的键等等。但是keys这个命令性能真的很差。上面是官方文档声明,KEYS命令不能用在生产的环境中,这个时候如果数量过大效率是十分低的。同时也不要用KEYS正则匹配,官方建议直接用集合类型。
    有人说 KEYS相当于关系性数据的库的 select *,在生产环境几乎是要禁用的。

    • KEYS命令的性能随着数据库数据的增多而越来越慢
    • KEYS命令会引起阻塞,连续的 KEYS命令足以让 Redis 阻塞

    试想如果Redis阻塞超过10秒,如果有集群的场景,可能导致集群判断Redis已经故障,从而进行故障切换;以上的情况严重会导致应用程序出现雪崩的情况。然而,网上很多都是这么写的 redis-cli --raw keys "key前缀*" | xargs redis-cli del,千万别照炒,拿到生产环境上做实验。(实际应用中有时候会出现需要遍历redis中的所有键值的需求,比如清理没用的键等等。但是keys这个命令性能真的很差)。顺便普及下xargs命令,这是Linux下的一个命令。

    xargs命令是给其他命令传递参数的一个过滤器,也是组合多个命令的一个工具。它擅长将标准输入数据转换成命令行参数,
    xargs能够处理管道或者stdin并将其转换成特定命令的命令参数。xargs也可以将单行或多行文本输入转换为其他格式,例如多行变单行,单行变多行。
    xargs的默认命令是echo,空格是默认定界符。这意味着通过管道传递给xargs的输入将会包含换行和空白,不过通过xargs的处理,换行和空白将被空格取代。
    xargs是构建单行命令的重要组件之一。

    由于执行keys命令,redis会锁定,如果数据庞大的话可能需要几秒或更长,对于生产服务器上锁定几秒这绝对是灾难了。如果有这种需求的话可以自己对键值做索引,比如把各种键值存到不同的set里面,分类建立索引,这样就可以很快的得到数据,但是这样也存在一个明显的缺点,就是浪费宝贵的空间,要知道这可是内存空间啊,所以还是要合理考虑,当然也可以想办法,比如对于有规律的键值,可以存储他们的始末值等等。
    使用redis的时候要注意很多细节,当时的leader说过一句话很受启发,虽然redis只提供了五种类型,但是用起来不一定就只有五种,比如string类型,你可以存储任何你自己定义的类型,所以思想不能局限,灵活的设定数据结构。还有就是虽然redis存取很快,但是正常生产环境,redis服务器肯定和web服务器不是在一起,有时候甚至是在不同的地区,所以网络通信延迟就很重要了,所以要减少存取次数,一次存取完成更多的工作,否则你会发现做同样的事redis还没有关系型数据库快,所以redis存的时候一定要有技巧,尽可能减少存取次数。
    从redis的官方文档上看,2.8版本之后SCAN命令已经可用,允许使用游标从keyspace中检索键。对比KEYS命令,虽然SCAN无法一次性返回所有匹配结果,但是却规避了阻塞系统这个高风险,从而也让一些操作可以放在主节点上执行。
    需要注意的是,SCAN 命令是一个基于游标的迭代器。SCAN 命令每次被调用之后,都会向用户返回一个新的游标,用户在下次迭代时需要使用这个新游标作为 SCAN 命令的游标参数,以此来延续之前的迭代过程。同时使用SCAN,用户还可以使用keyname模式和count选项对命令进行调整。SCAN相关命令还包括SSCAN命令、HSCAN 命令和 ZSCAN 命令,分别用于集合、哈希键及有续集等。
    另一方面,使用redis的时候一定要注意控制key,对于key的命令要制定一个完善的方案,这样才能对redis里面的数据可控,避免出现没用数据长时间占据数据库这种情况,也可以避免上面说的这种查询键值的操作。

    SCAN 命令
    Redis从2.8版本开始支持scan命令,SCAN命令的基本用法如下:复杂度虽然也是O(n),通过游标分步进行不会阻塞线程;有限制参数COUNT;同 keys命令一样提供模式匹配功能;服务器不需要为游标保存状态,游标的唯一状态就是scan返回给客户端的游标整数;
    scan用法

    SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
    • scan 命令提供三个参数,第一个是cursor,第二个是要匹配的正则,第三个是单次遍历的槽位

    • 第一个遍历是 cursor 值为0,然后将返回结果的第一个整数作为下一个遍历的游标,如果最后返回的到cursor的值为0就代表结束。

    127.0.0.1:6379> scan 0 MATCH tony* 
    1) "42"
    2)  1) "tony25"
        2) "tony2519"
        3) "tony2529"
        4) "tony2510"
        5) "tony2523"
        6) "tony255"
        7) "tony2514"
        8) "tony256"
        9) "tony2511"
       10) "tony15"
    127.0.0.1:6379> scan 42 MATCH tony* COUNT 1000
    1) "0"
    2)  1) "tony3513"
        2) "tony359"
        3) "tony4521"
        4) "tony356"
        5) "tony30"
        6) "tony320"
        7) "tony3"
        8) "tony312"

    返回分为两个部分如上面的代码中, 1)代表下一次迭代的游标,2)代表本次迭代的结果集,注意如果返回游标为0就代表全部匹配完成。

    批量删除scan命令
    因为KEYS命令的时间复杂度为O(n),而SCAN命令会将遍历操作分解成m次,然后每次去执行,从而时间复杂度为O(1)。也解决使用keys命令遍历大量数据而导致Redis服务器阻塞的情况。所以建议使用下边的指令进行批量的删除操作:

    redis-cli --scan --pattern "key前缀*" | xargs -L 1000 redis-cli del

    总结
    因为Redis是单线程的KEYS在某种情况下会阻塞。有个真实真案件小哥哥生产用KEYS,最终导致服务宕机。后果很严重,产生的经济损失就不说了。切记严重会导致程序的雪崩,删除的时候用SCAN命令,看完这篇文章应该都记住了。
    Redis开发的建议
    1、数据分离:不要什么都往Redis中放,尽量放些QPS比较高的数据,内存的开销很昂贵的,可以考虑硬盘存放。
    2、分业务:不同的实例单独放这样存取的时候方便些,故障的时候也不会影响其他的实例。
    3、压缩:redis中有很大的单个key的值建议压缩成二进制存放。
    4、失效时间:redis中设置key的失效时间,如果不设置会一直占用着内存,而且key的失效时间应该根据业务场景来设置。
    5、容量:占用内存不要太大10-20G,其次键的数量控制在1千万以内。
    6、监控:运维合理的监控好数据,做好Redis安全漏洞的防护和灾备。

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