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Redis基本使用及百亿数据量中的使用技巧分享

  • 作者:大石头
  • 时间:2018-11-10 晚上20:00
  • 内容:Redis基本使用及百亿数据量中的使用技巧分享
  • 记录人:依乐祝

热场准备

熟悉的开场白,大家晚上好啊,今天给大家分享的是Redis在大数据中的使用,可能真正讲的是一些redis的使用技巧,Redis基本的一些东西。

首先给大家个地址,源码以及实例都在里面,当然今天的分享也是按照里面的实例来进行的,大家可以先进行下载。 http://git.newlifex.com/NewLife/NewLife.Redis 当然这里也附上Redis的下载地址: windows:https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases http://x.newlifex.com/Redis-x64-3.2.100.msi Linux:https://redis.io/download

开始

Redis封装架构讲解

实际上NewLife.Redis是一个完整的Redis协议的功能的实现,但是redis的核心功能并没有在这里面,Redis的核心功能的实现是在NewLife.Core里面。这里可以打开看一下,NewLife.Core里面有一个NewLife.Caching的命名空间,里面有一个Redis类里面实现了Redis的基本功能,另一个类是RedisClient是Redis的客户端。Redis的核心功能就是有这两个类实现。RedisClient代表着Redis客户端对服务器的一个连接。Redis真正使用的时候有一个Redis连接池,里面存放着很多个RedisClient对象。

所以我们Redis的封装有两层,一层是NewLife.Core里面的Redis以及RedisClient。另一层就是NewLife.Redis。这里面的FullRedis是对Redis的实现了Redis的所有的高级功能。这里你也可以认为NewLife.Redis是Redis的一个扩展。

Test实例讲解Redis的基本使用

实例

打开Program.cs看下代码

这里XTrace.UseConsole();是向控制台输出日志,方便调试使用查看结果。

接下来看第一个例子Test1。具体的我都在代码中进行了注释,大家可以看下

 static void Test1()
        {
            var ic = Redis.Create("127.0.0.1:6379", 3);//创建Redis实例,得到FullRedis对象
            //var ic = new FullRedis();//另一种实例化的方式
            //ic.Server = "127.0.0.1:6379";
            //ic.Db = 3;//Redis中数据库
            ic.Log = XTrace.Log;//显示日志,进行Redis操作把日志输出,生产环境不用输出日志

            // 简单操作
            Console.WriteLine("共有缓存对象 {0} 个", ic.Count);//缓存对象数量

            ic.Set("name", "大石头");//Set K-V结构,Set第二个参数可以是任何类型
            Console.WriteLine(ic.Get<String>("name"));//Get泛型,指定获取的类型

            ic.Set("time", DateTime.Now, 1);//过期时间秒
            Console.WriteLine(ic.Get<DateTime>("time").ToFullString());
            Thread.Sleep(1100);
            Console.WriteLine(ic.Get<DateTime>("time").ToFullString());

            // 列表
            var list = ic.GetList<DateTime>("list");
            list.Add(DateTime.Now);
            list.Add(DateTime.Now.Date);
            list.RemoveAt(1);
            Console.WriteLine(list[list.Count - 1].ToFullString());

            // 字典
            var dic = ic.GetDictionary<DateTime>("dic");
            dic.Add("xxx", DateTime.Now);
            Console.WriteLine(dic["xxx"].ToFullString());

            // 队列
            var mq = ic.GetQueue<String>("queue");
            mq.Add(new[] { "abc", "g", "e", "m" });
            var arr = mq.Take(3);
            Console.WriteLine(arr.Join(","));

            // 集合
            var set = ic.GetSet<String>("181110_1234");
            set.Add("xx1");
            set.Add("xx2");
            set.Add("xx3");
            Console.WriteLine(set.Count);
            Console.WriteLine(set.Contains("xx2"));

            Console.WriteLine("共有缓存对象 {0} 个", ic.Count);
        }

  1. Set的时候如果是字符串或者字符数据的话Redis会直接保存起来(字符串内部机制也是保存二进制),如果是其他类型会默认进行json序列化然后再保存起来
  2. Get的时候如果是字符串或者字符数据会直接获取,如果是其他类型会进行json反序列化
  3. Set第三个参数过期时间单位是秒。
  4. vs调试小技巧,按F5或者直接工具栏“启动”会编译整个解决方案会很慢(VS默认),可以选中项目然后右键菜单选择调试->启动新实例。会只编译将会用到的项目,这样对调试来说会快很多。
  5. 大家运行调试后可以看到控制台输出的内容:向右的箭头=》是ic.Log=XTrace.Log输出的日志
  1. 字典的使用:对象的话需要把json全部取出来然后转换成对象,而字典的话就可以直接取某个字段。
  2. 队列是List结构实现的,使用场景可以上游数据太多,下游处理不过来的时候,那么就可以使用这个队列。上游的数据发到队列,然后下游漫漫的消费。另一个应用,夸语言的协同工作,比方说其他语言实现的程序往队列里面塞数据,然后另一种语言来进行消费处理。哈,这种方式类似mq的概念,虽然有点low,但是也很好用。
  3. 集合,用的比较多的是用在一个需要精确判断的去重功能。像我们每天有三千万订单,这三千万订单可以有重复,这时候我想统计下一共有订单,这时候直接数据库group by是不大可能的,因为数据库中分了十几张表,这里分享个实战经验:比方说揽收,商家发货了,网点要把件收回来,但是收回来之前网点不知道自己有多少货啊,这时候我们做了一个功能,也就是订单会发送到我们公司来,我们会建一个time_site的key的集合,而且集合本身有去重的功能,而且我们可以很方便的通过set.Count功能来统计数量,当件被揽收以后,我们后台把这个件从集合中Remove掉.然后这个Set中存在的就是网点还没有揽收的件,这时候通过Count就会知道这个网点今天还有多少件没有揽收。实际使用中这个数量比较大,因为有几万个网点。
  4. Redis中布隆过滤器,去重的,面试的时候问的比较多
  5. 小经验分享:
    • 数据库中不合法的时间处理:判断时间中的年份,是否大于2000年。如果小于2000就认为不合法。习惯大于小于号不习惯用等于号,这样可以处理很多意外的数据
    • Set的时候最好指定过期时间防止有些需要删除的数据,我们忘记删了
    • Redis异步尽量不用,因为Redis延迟本身很小,大概在100us-200us,再一个就是Redis本身是单线程的,异步任务切换的耗时比网络耗时还要大。
    • List用法:物联网中数据上传,量比较大时,我们可以把这些数据先放在Redis的List中,比如说一秒钟1万条,然后再批量取出来然后批量插入数据库中。这时候要设置好key,可以前缀+时间,对于已经处理的List可以进行remove移除。

压力测试

接下来看第四个例子,我们直接做压力测试,代码如下:

 static void Main(String[] args)
        {
            XTrace.UseConsole();

            // 激活FullRedis,否则Redis.Create会得到默认的Redis对象
            FullRedis.Register();

            Test4();

            Console.ReadKey();
        }
 static void Test4()
        {
            var ic = Redis.Create("127.0.0.1:6379", 5);
            //var ic = new MemoryCache();
            ic.Bench();
        }

运行的结果如下图所示:

测试就是进行get,set remove,累加等的操作。大家可以看到在我本机上轻轻松松的到了六十万,多线程到时候甚至到了一百多万。为什么会达到这么高的ops呢,下面给大家说一下。

  • Bench 会分根据线程数分多组进行添删改压力测试。
  • rand 参数,是否随机产生key/value。
  • batch 批大小,分批执行读写操作,借助GetAll/SetAll进行优化。

Redis中NB的函数来提升性能

上面的操作如果大家都掌握的基本算Redis入门了,接下来进行进阶。会了基本比别人更胜一筹了。

  1. GetAll()与SetAll()

GetAll:比方说我要取是个key,这个时候可以用getall。这时候redis就执行了一次命令。比方说我要取10个key那么用get的话要取10次,如果用getall的话要用1次。一次getall时间大概是get的一点几倍,但是10次get的话就是10倍的时间,这个账你应该会算吧。强烈推荐大家用getall。

setall 跟getall相似。批量设置K-V.

setall与getall性能很恐怖,官方公布的ops也就10万左右,为什么我们的测试轻轻松松到五十万甚至上百万,因为我们就用了setall,getall。 如果get,set两次以上,建议用getall,setall

  1. Redis管道Pipeline

比如执行10次命令会打包成一个包集体发过去执行,这里实现的方式是StartPipeline()开始,StopPipeline()结束中间的代码就会以管道的形式执行。这里推荐使用我们的更强的武器,AutoPipeline自动管道属性。管道操作到一定数量时,自动提交,默认0.使用了不需要使用AutoPipeline,就不需要StartPipeline,StopPipeline指定开始结束了!

  1. Add与Replace
  • Add:Redis中没有这个Key就添加,有了就不要添加,返回false
  • Replace:有则替换,还会返回原来的值,没有则不进行操作

Add跟Replace就是实现Redis分布式锁的关键

Redis使用技巧,经验分享

在项目的Readme中,这里摘录下:

特性

  • 在ZTO大数据实时计算广泛应用,200多个Redis实例稳定工作一年多,每天处理近1亿包裹数据,日均调用量80亿次
  • 低延迟,Get/Set操作平均耗时200~600us(含往返网络通信)
  • 大吞吐,自带连接池,最大支持1000并发
  • 高性能,支持二进制序列化(默认用的json,json很低效,转成二进制性能会提升很多)

Redis经验分享

  • 在Linux上多实例部署,实例个数等于处理器个数,各实例最大内存直接为本机物理内存,避免单个实例内存撑爆(比方说8核心处理器,那么就部署8个实例)
  • 把海量数据(10亿+)根据key哈希(Crc16/Crc32)存放在多个实例上,读写性能成倍增长
  • 采用二进制序列化,而非常见的Json序列化
  • 合理设计每一对Key的Value大小,包括但不限于使用批量获取,原则是让每次网络包控制在1.4k字节附近,减少通信次数(实际经验几十k,几百k也是没问题的)
  • Redis客户端的Get/Set操作平均耗时200~600us(含往返网络通信),以此为参考评估网络环境和Redis客户端组件(达不到就看一下网络,序列化方式等等)
  • 使用管道Pipeline合并一批命令
  • Redis的主要性能瓶颈是序列化、网络带宽和内存大小,滥用时处理器也会达到瓶颈
  • 其它可查优化技巧 以上经验,源自于300多个实例4T以上空间一年多稳定工作的经验,并按照重要程度排了先后顺序,可根据场景需要酌情采用! 缓存Redis的兄弟姐妹 Redis实现ICache接口,它的孪生兄弟MemoryCache,内存缓存,千万级吞吐率。 各应用强烈建议使用ICache接口编码设计,小数据时使用MemoryCache实现; 数据增大(10万)以后,改用Redis实现,不需要修改业务代码。 提问环节聊聊大数据中Redis使用的经验,问题
  1. 一条数据多个key怎么设置比较合理? 如果对性能要求不是很高直接用json序列化实体就好,没必要使用字典进行存储。
  2. 队列跟List有什么区别?左进右出的话用List还是用队列比较好? 队列其实就是用List实现的,也是基于List封装的。左进右出的话直接队列就好。Redis的List结构比较有意思,既可以左进右出,也能右进左出。所以它既可以实现列表结构,也能队列,也能实现栈
  3. 存放多个字段的类性能一样吗? 大部分场景都不会有偏差,可能对于大公司数据量比较大的场景会有些偏差
  4. 可否介绍一下使用Redis进行数据计算、统计的场景? 略。自己看视频吧!o(∩_∩)o 哈哈!(因为我没听清!)
  5. 大数据写入到数据库之后 比如数据到亿以上的时候 统计分析这块 查询这块 能不能分享些经验。 分表分库,拆分到一千万以内。
  6. CPU为何暴涨?

程序员终极理念:CPU达到百分百,然后性能达到最优,尽量不要浪费。最痛恨的是:如果cpu不到百分百,性能没法提升了,说明代码有问题!

总结

虽然Redis会用,但是没有像大石头这样的大数据使用场景。今天的视频收获颇丰,可能大部分人跟我一样,没有大石头的使用场景,但是值得借鉴的经验还是很丰富的!期待下一次的精彩分享。

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