百億數(shù)據(jù)量下，掌握這些Redis技巧你大概就穩(wěn)住了全場

一、Redis封裝架構(gòu)講解

實際上NewLife.Redis是一個完整的Redis協(xié)議功能的實現(xiàn)，但是Redis的核心功能并沒有在這里面，而是在NewLife.Core里面。

這里可以打開看一下，NewLife.Core里面有一個NewLife.Caching的命名空間，里面有一個Redis類，里面實現(xiàn)了Redis的基本功能；另一個類是RedisClient是Redis的客戶端。

Redis的核心功能就是有這兩個類實現(xiàn)，RedisClient代表著Redis客戶端對服務(wù)器的一個連接。Redis真正使用的時候有一個Redis連接池，里面存放著很多個RedisClient對象。

所以我們Redis的封裝有兩層，一層是NewLife.Core里面的Redis以及RedisClient；另一層就是NewLife.Redis。這里面的FullRedis是對Redis的實現(xiàn)了Redis的所有的高級功能。

這里你也可以認(rèn)為NewLife.Redis是Redis的一個擴(kuò)展。

二、Test實例講解Redis的基本使用

1、實例

打開Program.cs看下代碼：

這里XTrace.UseConsole();是向控制臺輸出日志，方便調(diào)試使用查看結(jié)果。

接下來看第一個例子Test1，具體的我都在代碼中進(jìn)行了注釋，大家可以看下：

Set的時候，如果是字符串或者字符數(shù)據(jù)的話，Redis會直接保存起來（字符串內(nèi)部機(jī)制也是保存二進(jìn)制），如果是其他類型，會默認(rèn)進(jìn)行json序列化然后再保存起來。

Get的時候，如果是字符串或者字符數(shù)據(jù)會直接獲取，如果是其他類型會進(jìn)行json反序列化。

Set第三個參數(shù)過期時間單位是秒。

vs調(diào)試小技巧，按F5或者直接工具欄“啟動”會編譯整個解決方案會很慢（VS默認(rèn)），可以選中項目然后右鍵菜單選擇調(diào)試->啟動新實例，會只編譯將會用到的項目，這樣對調(diào)試來說會快很多。

大家運行調(diào)試后可以看到控制臺輸出的內(nèi)容：向右的箭頭=》是ic.Log=XTrace.Log輸出的日志。

字典的使用：對象的話，需要把json全部取出來，然后轉(zhuǎn)換成對象，而字典的話，就可以直接取某個字段。

隊列是List結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，上游數(shù)據(jù)太多，下游處理不過來的時候，就可以使用這個隊列。上游的數(shù)據(jù)發(fā)到隊列，然后下游慢慢的消費。另一個應(yīng)用，跨語言的協(xié)同工作，比方說其他語言實現(xiàn)的程序往隊列里面塞數(shù)據(jù)，然后另一種語言來進(jìn)行消費處理。這種方式類似MQ的概念，雖然有點low，但是也很好用。

集合，用的比較多的是用在一個需要精確判斷的去重功能。像我們每天有三千萬訂單，這三千萬訂單可以有重復(fù)。這時候我想統(tǒng)計下一共有訂單，這時候直接數(shù)據(jù)庫group by是不大可能的，因為數(shù)據(jù)庫中分了十幾張表，這里分享個實戰(zhàn)經(jīng)驗：

比方說攬收，商家發(fā)貨了，網(wǎng)點要把件收回來，但是收回來之前網(wǎng)點不知道自己有多少貨，這時候我們做了一個功能，也就是訂單會發(fā)送到我們公司來。我們會建一個time_site的key的集合，而且集合本身有去重的功能，而且我們可以很方便的通過set.Count功能來統(tǒng)計數(shù)量，當(dāng)件被攬收以后，我們后臺把這個件從集合中Remove掉。然后這個Set中存在的就是網(wǎng)點還沒有攬收的件，這時候通過Count就會知道這個網(wǎng)點今天還有多少件沒有攬收。實際使用中這個數(shù)量比較大，因為有幾萬個網(wǎng)點。

Redis中布隆過濾器，去重的，面試的時候問的比較多。

小經(jīng)驗分享：

數(shù)據(jù)庫中不合法的時間處理：判斷時間中的年份是否大于2000年，如果小于2000就認(rèn)為不合法；習(xí)慣大于小于號不習(xí)慣用等于號，這樣可以處理很多意外的數(shù)據(jù)；

Set的時候最好指定過期時間，防止有些需要刪除的數(shù)據(jù)我們忘記刪了；

Redis異步盡量不用，因為Redis延遲本身很小，大概在100us-200us，再一個就是Redis本身是單線程的，異步任務(wù)切換的耗時比網(wǎng)絡(luò)耗時還要大；

List用法：物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)上傳，量比較大時，我們可以把這些數(shù)據(jù)先放在Redis的List中，比如說一秒鐘1萬條，然后再批量取出來然后批量插入數(shù)據(jù)庫中。這時候要設(shè)置好key，可以前綴+時間，對已處理的List可以進(jìn)行remove移除。

2、壓力測試

接下來看第四個例子，我們直接做壓力測試，代碼如下：

運行的結(jié)果如下圖所示：

測試就是進(jìn)行g(shù)et,set remove,累加等的操作。大家可以看到在我本機(jī)上輕輕松松的到了六十萬，多線程的時候甚至到了一百多萬。

為什么會達(dá)到這么高的Ops呢？下面給大家說一下：

Bench會分根據(jù)線程數(shù)分多組進(jìn)行添刪改壓力測試；

rand參數(shù)，是否隨機(jī)產(chǎn)生key/value；

batch批大小，分批執(zhí)行讀寫操作，借助GetAll/SetAll進(jìn)行優(yōu)化。

3、Redis中NB的函數(shù)來提升性能

上面的操作如果大家都掌握了就基本算Redis入門了，接下來進(jìn)行進(jìn)階。如果能全然吃透，差不多就會比別人更勝一籌了。

GetAll()與SetAll()

GetAll：比方說我要取十個key，這個時候可以用getall。這時候Redis就執(zhí)行了一次命令。比方說我要取10個key那么用get的話要取10次，如果用getall的話要用1次。1次getall時間大概是get的一點幾倍，但是10次get的話就是10倍的時間，這個賬你應(yīng)該會算吧？強(qiáng)烈推薦大家用getall。

setall跟getall相似，批量設(shè)置K-V。

setall與getall性能很恐怖，官方公布的Ops也就10萬左右，為什么我們的測試輕輕松松到五十萬甚至上百萬？因為我們就用了setall,getall。如果get,set兩次以上，建議用getall,setall。

Redis管道Pipeline

比如執(zhí)行10次命令會打包成一個包集體發(fā)過去執(zhí)行，這里實現(xiàn)的方式是StartPipeline()開始，StopPipeline()結(jié)束中間的代碼就會以管道的形式執(zhí)行。

這里推薦使用更強(qiáng)的武器，AutoPipeline自動管道屬性。管道操作到一定數(shù)量時，自動提交，默認(rèn)0。使用了AutoPipeline，就不需要StartPipeline，StopPipeline指定管道的開始結(jié)束了。

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Add與Replace

Add：Redis中沒有這個Key就添加，有了就不要添加，返回false；

Replace：有則替換，還會返回原來的值，沒有則不進(jìn)行操作。

Add跟Replace就是實現(xiàn)Redis分布式鎖的關(guān)鍵。

三、Redis使用技巧，經(jīng)驗分享

在項目的Readme中，這里摘錄下：

1、特性

在ZTO大數(shù)據(jù)實時計算廣泛應(yīng)用，200多個Redis實例穩(wěn)定工作一年多，每天處理近1億包裹數(shù)據(jù)，日均調(diào)用量80億次；

低延遲，Get/Set操作平均耗時200~600us（含往返網(wǎng)絡(luò)通信）；

大吞吐，自帶連接池，最大支持1000并發(fā)；

高性能，支持二進(jìn)制序列化（默認(rèn)用的json，json很低效，轉(zhuǎn)成二進(jìn)制性能會提升很多）。

2、Redis經(jīng)驗分享

在Linux上多實例部署，實例個數(shù)等于處理器個數(shù)，各實例最大內(nèi)存直接為本機(jī)物理內(nèi)存，避免單個實例內(nèi)存撐爆（比方說8核心處理器，那么就部署8個實例）。

把海量數(shù)據(jù)（10億+）根據(jù)key哈希（Crc16/Crc32）存放在多個實例上，讀寫性能成倍增長。

采用二進(jìn)制序列化，而非常見的Json序列化。

合理設(shè)計每一對Key的Value大小，包括但不限于使用批量獲取，原則是讓每次網(wǎng)絡(luò)包控制在1.4k字節(jié)附近，減少通信次數(shù)（實際經(jīng)驗幾十k，幾百k也是沒問題的）。

Redis客戶端的Get/Set操作平均耗時200~600us（含往返網(wǎng)絡(luò)通信），以此為參考評估網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和Redis客戶端組件（達(dá)不到就看一下網(wǎng)絡(luò)，序列化方式等等）。

使用管道Pipeline合并一批命令。

Redis的主要性能瓶頸是序列化、網(wǎng)絡(luò)帶寬和內(nèi)存大小，濫用時處理器也會達(dá)到瓶頸。

其它可查優(yōu)化技巧。

以上經(jīng)驗，源自于300多個實例4T以上空間一年多穩(wěn)定工作的經(jīng)驗，并按照重要程度排了先后順序，可根據(jù)場景需要酌情采用。

3、緩存Redis的兄弟姐妹

Redis實現(xiàn)ICache接口，它的孿生兄弟MemoryCache，內(nèi)存緩存，千萬級吞吐率。

各應(yīng)用強(qiáng)烈建議使用ICache接口編碼設(shè)計，小數(shù)據(jù)時使用MemoryCache實現(xiàn)；數(shù)據(jù)增大（10萬）以后，改用Redis實現(xiàn)，不需要修改業(yè)務(wù)代碼。

四、關(guān)于一些疑問的回復(fù)

這一Part我們會來聊聊大數(shù)據(jù)中Redis使用的經(jīng)驗：

Q1：一條數(shù)據(jù)多個key怎么設(shè)置比較合理？

A1： 如果對性能要求不是很高直接用json序列化實體就好，沒必要使用字典進(jìn)行存儲。

Q2：隊列跟List有什么區(qū)別？左進(jìn)右出的話用List還是用隊列比較好？

A2： 隊列其實就是用List實現(xiàn)的，也是基于List封裝的。左進(jìn)右出的話直接隊列就好。Redis的List結(jié)構(gòu)比較有意思，既可以左進(jìn)右出，也能右進(jìn)左出。所以它既可以實現(xiàn)列表結(jié)構(gòu)，也能隊列，還能實現(xiàn)棧。

Q3：存放多個字段的類性能一樣嗎？

A3： 大部分場景都不會有偏差，可能對于大公司數(shù)據(jù)量比較大的場景會有些偏差。

Q4：大數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫之后，比如數(shù)據(jù)到億以上的時候，統(tǒng)計分析、查詢這塊，能不能分享些經(jīng)驗。

A4： 分表分庫，拆分到一千萬以內(nèi)。

Q5：CPU為何暴漲？

A5： 程序員終極理念——CPU達(dá)到百分百，然后性能達(dá)到最優(yōu)，盡量不要浪費。最痛恨的是——如果CPU不到百分百，性能沒法提升了，說明代碼有問題。

雖然Redis大家會用，但是我們可能平時不會有像這樣的大數(shù)據(jù)使用場景。希望本文能夠給大家一些值得借鑒的經(jīng)驗。