一篇关于Redis的好文章

Redis作为缓存使用，在值大小为1k的情况下，可以支持到每秒近十万次的set操作，可见redis的运行效率是非常的高的。但是为什么我们还会有的时候会遇到redis的瓶颈呢？一般来说，都是因为我们没有对redis的所有的操作有一个全面直观的了解。
Redis运行模式
Redis是运行在单线程下的，也就是说，一个redis实例最多也就只能占用一个cpu，当redis实例线程运行所使用的cpu到达100%后，就无法进行更多的操作了，甚至从操作系统层面就开始拒绝连接了。然后我们就遇到了最迷茫的事情，为什么我设置了很多的连接，但是都无法连接到redis服务呢，原因大抵如此。

Redis在执行一个操作的时候，其他所有的操作，包括系统的，后台的等等，都会出现阻塞，一旦有阻塞，就会出现返回变慢的情况。

虽然说redis的运行时非常快的，但是也会受到很多其他因素的影响，在分析过程中，要注意都有什么耗时的操作在霸占cpu（依旧是单线程的问题），这些操作能不能分解，这些操作能不能再做缓存，这些操作是否是必要的，在优化处理时都应该考虑这样的问题。

总而言之，redis是以单线程来应对上层多线程的调用，在编码过程中，使用到redis就要考虑到这一层。
Redis操作中需要规避的一些问题
Redis提供了比较多的数据结构，让单纯的kv结构更加丰富，但随之而来的问题就是，数据结构越是复杂，操作时间越长，记住redis只能单线程！

当然，redis就是为了大量快速地读写一些数据而生的，放心大胆地去用，不然搭建一个redis干嘛呢？

为了放心地使用redis，下面列举一些需要特别注意，必要时要规避这些操作。这些操作有时会很慢，但是具体有多慢呢？我们不能用通常的模式去理解，如果说这个操作只需要10ms呢？是否算慢呢？当一个操作需要10ms时，这个redis的实例，在1s中只能执行100次同样的操作，这样算快还是慢呢？当redis的调用量上来以后，这个操作就成了系统的瓶颈了。

SISMEMBER
这个操作是查看集合中的成员。在集合较大的情况下，会变得比较慢。所以，一般不要直接返回整个集合中的成员，而是采用标准的调用方式SISMEMBER key member，查看集合是否具有该成员，从而避免大量的无用的数据处理。

SINTER
返回一个集合的全部成员，该集合是所有给定集合的交集。当两个巨大的集合进行交集的运算，其效果也可以是毁灭性的。

LPUSH & RPUSH
在队列头部/尾部插入一串key。这个操作本身并无什么大问题，但是我们又考虑到redis是一个单线程，那么我们一次性插入了大量的值，就会造成阻塞，那么就有必要把这一次操作分散为多次的操作，循环去做了，虽然觉得循环会耗时，但是在没有读写分离的情况下，这种处理方式总归是比直接阻塞redis要来得好的。建议一次性增加200个左右为佳。但是这也受限于key值的大小。具体的问题具体分析，在调试和测试中要注意这部分的耗时，可以控制在10ms以内即可（redis默认超过10ms的操作对于redis是慢的）。

MSET & MGET
批量设置和获取一串key的值。此操作与上面的也是一样的，要考虑到整体的耗时，在需要的时候要做到循环设置/获取，标准也是尽量控制一次操作在10ms以内。

KEYS
KEYS操作，查询并枚举redis中与给定规则相符的key。此物为大杀器，看似每个操作只需要40-70ms，在编码和功能性的测试中，根本无法感知到其带来的恶果，因为70ms实在是很难感知到到底有多长，但是用另一个指标来衡量，就很明显看出来了。取平均值，假设KEYS操作耗时50ms，那么一个redis实例的qps只有可怜的20，还是在不做其他动作的情况下。
此处要着重说明之前的一个线上问题的解决，就是因为KEYS操作引起，最后调用者临时做了读写分离，并且将redis的实例拉到了恐怖的21个才勉强支持起线上的调用量，堪称本司有史以来最豪华redis，并且这个还是在用户数没有暴增的情况下。
所以切记，KEYS是禁止使用的！（后续再新机房中的redis会直接改掉这个操作，具体怎么再来调用KEYS操作，我就不告诉你！）

CONFIG GET & CONFIG SET
非管理人员，禁止使用！

Redis需要注意的操作其实并不多，并且很多情况下，根本不会造成压力，但是这些情况都是需要在编码时注意的，去衡量并正确高效地使用redis。记住一句，我们是单线程！我们是运行在毫秒级别的服务！
Redis的设计中需要注意的
Redis本身没有强的模式，在使用中，所有人都可以随意地设置redis的存储，那么我们要如何才能高效地使用redis呢？有一些问题就需要在存储的设计时要注意了。

Key的命名要简短，且有意义。Key在redis中也是要占用空间的，并且内存是很宝贵的，所以要节约使用。当key名有意义，那么在程序的逻辑处理过程中，就有可能直接获得key名，从而直接去获取到相应的value了。

Value值不宜过大。当value在1k的时候，redis可以支持到10w/s左右，那当value的大小达到10k，那么redis就只能支持到1w/s左右了。可见value的大小对于redis的效率还是很有影响的。所以，每个key的value值要尽量精简，哪怕是冗余一些多余的key也不要制造一个超级大的key因为那样的话，还不如使用其他的存储来得实惠了。

返回的数据要尽量紧凑，小型。虽然redis没有对客户端做什么限制，但是他是预留了功能的，可以在一次请求超过了多久，或者是总数据量超过多少，还有就是规定时间内发送数据超过多少的情况下，就可以直接杀死链接，没有任何返回，也没有任何道理。所以要注意，只返回有用的东西。

对于list要活学活用。我们不能做KEYS，那么当我们又需要将某种类型的KEY进行计数的时候，我们就应该去使用list了。将一些相关的key都存放于一个list中，我们就可以轻松地使用LLEN来获取到list的长度，其效果可以抵消一部分KEYS的应用场景了。对于list也并不是万灵药，虽然在很多情况下，list可以消耗更少的资源来做到和key相同的效果，但是也要注意，list不适宜过长，要做到可控。

Set（集合）的运用，与list类似，就不多描述了，参见一下redis的命令列表吧。这也是一种非常有用的数据结构。

对于list和set还是要说两句，正因为有了这样的数据结构，我们得以用更小的代价管理更加庞大的key。

要用SETEX去设置key的过期时间。Redis本身就是一个缓存，只是一个缓存，在需要持久化的场景下，不要妄想能在redis中做的存储大量的值。所以redis中尽量存储一些不需要持久化的东西，并且如果关联到持久化的数据的话，最好能有缓存载入的脚本，能手工载入一些缓存数据，在出现整个redis集群完全崩溃的情况下可以减少crash到数据库的时间。

我们是单线程！又说到这个话题了，redis就是个单线程，我觉得也不太可能改造了。那么我们怎么来应对大量并发呢？
其实并不是没招，招有的是。
方法一，我们可以使用队列，将请求放入队列中，再取出处理，将大量的并发序列化，持续地，高效地在redis中处理。
方法二，读写分离。在有可能的情况下一定要具备读写分离功能。当序列化后依然无法响应大量的并发，那么我们就需要做读写分离了。这样只要在量上来时，多拉实例，并添加到负载均衡即可了。

要为分布式做好准备。现在本司在redis的分布式上选型是twemproxy，在分布式的情景下，很多操作会受到限制，所以，当可以预见到redis在将来会增长到需要做分布式的场景下，就需要注意了，在编码中就要有意去规避这些操作，以减少将来修改的成本。

如何去界定一个redis是否需要做成分布式，建议当redis的数据量超过15G时就需要更换为分布式，当redis的数据量达到8G，并且有增长的趋势时，就需要考虑分布式的方案了。

就本司当前情况来看，只有少量的一些应用会达到分布式的要求，其他的，因为历史原因，不适合马上切换为分布式。大量的应用还是处于读写分离即可支持的情况下，所以不一定上线，但一定要有读写分离的方案，或者是预案。
后续的一些展望
在后续的规划中，redis更加倾向于小型化，轻量化的部署。这里有两条路，一是集中化的分布式redis，虽然将数据打散了，这样解决了容量的问题，但是，但是！我们特么还是单线程！同时，集群化，也限制了一些特殊的操作，但是这些小技巧有的时候又是非常nice的。那么我们就提出了第二个方案，二级缓存。在持久化层上有几个集群，这些集群又可做读写分离，在这个大容量的缓存上每个服务，甚至是每个进程都对应一个自己的超级轻量化redis，不需要预加载，不怕数据丢失，随时可重启的这种，当然，可以做到读写分离也是极好的。每个关于缓存的请求，都会先去查询二级缓存中的redis（轻量化的那个），当不命中时，会去一级缓存（大容量的那个）中查询，如果命中，则将数据加载至二级缓存，返回结果。当一级缓存也不能命中时，就要去到持久化层获取实际的数据，并同时将数据加载到一级和二级缓存了。

二级缓存的模式下，又涉及到读写分离等问题，但那时，将是千万级别并发访问了，希望将来有一天能够看见。