Redis专题（四） ——Redis排序、消息队列、优化存储

Redis专题（四）

——Redis排序、消息队列、优化存储

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一、排序

1、命令

SORTkey [ALPHA] [DESC] [LIMIT start end]，对列表、集合和有序集合进行排序，当加上alpha参数后，则可以按照字典顺序排序，加上desc则倒序排序，加上limit则支持分页。

2、关键参数

by参数：by key:*->val，可以指定排序的标准，可以自己传入一个list，也可以指定某个列进行排序。

get参数：getkey:*->val，可以指定sort排序的返回结果，而不是将整个集合进行返回，要多个参数时采用多个get，另外get#会返回元素本身的键值。

store参数：store key2，可以将前面排序的结果保存在另外一个key里面。

3、性能问题

sort的时间复杂度O(n+mlogm)，n是待排序的基数，m是排序后的值。另外redis会在排序前用一个空间为n的容器进行存储排序期间的临时数据。

因此，需要注意几个问题：

1）尽可能减少待排序的集合数量，以减少n

2）如果不需要全部结果，则用limit，以减少m

3）如果要排序的结果大，则用store进行存储。

二、消息队列

redis消息队列可以分为两类，生产者和消费者，当生产者产生的数据会放入消息队列中，消费者监测到消息队列内有数据的时候，可以进行后续的处理。

1、命令

redis提供一个命令叫BRPOP，与RPOP的区别在于，当使用命令对key进行操作时，如果key没有值，则会阻塞等待，直到等到有值后取出进行操作。另外，和brpop相似的，也有BLPOP命令。

2、优先级

由于brpop命令可以支持多个键，并且当每个键都有未处理的数据时，会从最左边的键开始处理。例如有两个邮件提醒业务，一个是开通账号的验证，一个是新消息提醒。则如果太多的不采用优先级，新消息提醒的业务会让开通账号的业务阻塞。因为开通账号的时效性要求更高，因此需要将其放在左边。

3、发布订阅模式

发布订阅模式有特殊的命令，发布的命令是PUBLISH channel message，订阅的命令是SUBSCRIBEchannel message，不过由于redis的发布命令不会对消息进行持久化，即后面订阅的无法查看到发布者之前发布的消息。

subscribe命令后，会让客户端进入订阅状态，此后只能输入四种命令：subscribe、unsubscribe、psubscribe、punsubscribe，其他命令会报错。

处于订阅状态后，客户端会收到3种类型的回复，每个回复有三个值，第一个值是回复的类型，根据类型不同，二三两个值也不同。消息类型如下：

1）subscribe 表示订阅成功的反馈，此时第二个返回值是订阅的频道名称，第三个值是当前客户端订阅的频道数量。

2）message 表示收到的订阅消息，也是此模式的核心，其第二个值是频道的名称，第三个值是消息的内容。

3）unsubscribe 表示成功取消订阅某个频道，第二个值是取消的频道名称，第三个是剩余的订阅频道数量，如果是0，则此时会取消订阅模式，后面就可以继续输入其他非订阅的命令。

4、批量订阅模式

命令psubscribe，支持blob模式，即类似正则的模式，如psubscribechannel.*，则订阅所有channel开头的频道。

与此相应的，punsubscribe命令支持批量取消订阅。

三、管道

redis和客户端是用tcp进行的连接，因此来回传送消息都要经过网络，来回的总耗时称为消息时延。当执行多个命令时，每条命令需要执行完毕有返回的时候，下一条才会执行。

当需要一起执行时，redis底层的通信对管道提供了支持，当一组命令中每条命令都不依赖于前一条时，可以一起发送请求，一起返回，以减少网络通信的次数。

四、空间消耗

1、复杂度

redis为每种数据类型都提供两种编码方式，例如hash，当元素很多的时候会使用散列表的方式进行存储，时间复杂度仅O(1)；但是当元素很少时，O(n)和O(1)差距不大，为了节约内存，redis会采用内部编码方法，用时间换空间。

redis可以使用OBJECTENCODING key的方式，查看每个键的内部编码类型。

2、编码

redis在内部编码采用结构体类型，如下：

         typedefstruct redisObject{
         unsigned type:4;
         unsigned notuse:2;
         unsigned encoding:4;
         unsigned lru:22;
         int refcount;
         void *ptr;
}

type代表类型，用数字0-4表示五种类型；notuse是预留空间，未使用；ptr指针指向具体存储的数据；encoding有9种，0-8，包括原生编码、整型、哈希表、zipmap、双向链表、ziplist、skiplist、字符串。针对redis的五种数据类型，分别有不同的encoding方式，如下图所示：（来自网络）

3、字符串优化

字符串存储在一个结构体，包括字符串长度、具体内容、剩余空间。当执行set命令，要占用30字节，而当键值是64位的整数，则ptr指针会直接指向值，而不是指向结构体，可以节约到16字节。

当存储的是0-9999时，redis由于会默认存储这些数字，则ptr指针直接指向引用，占用0字节的空间。

4、散列优化

在配置文件中设置hash-max-ziplist-entries和hash-max-ziplist-value，当散列的键的个数少于entiries值，且每个键值都小于value值，则会使用ziplist的方式编码，否则用哈希表来编码。ziplist牺牲时间换空间，哈希表牺牲空间换时间，因此数据少用ziplist，多的时候用哈希表。

因此，两个参数不宜设置的太大。

5、列表优化

列表和散列相似，有list-max-ziplist-entries和list-max-ziplist-value来配置。编码方式包括ziplist、双向链表、quicklist，quicklist结合ziplist和双向链表的有点，达到减少空间的同时适当减少时间。

6、集合优化

配置文件配置set-max-intset-entries，小于时采用intset编码，否则用哈希表。intset使得集合内部有序排列，便于用二分法进行查找，但是添加和删除则需要进行排序，元素多的时候速度慢。

7、有序集合优化

配置文件配置zset-max-ziplist-entries和zset-max-ziplist-value。包括ziplist和skiplist编码方式，skiplist是使用哈希表和跳跃列表两种结构来存储，哈希表用来存储分数的映射，跳跃列表用来存储分数和元素值的映射。

——written by linhxx 2017.08.06