Redis效能調優

1. 估算redis記憶體使用量

以非數字的字串鍵值對為例，假設key和value的長度均為12個位元組，則內部使用的編碼方式為embstr。共計90000個鍵值對占用的空間

redis中儲存鍵值對使用字典，字典內部使用雜湊表陣列，陣列的每個元素dictentry中共有三個指標（指向鍵的指標，指向值的指標，指向下乙個節點的指標），在64位系統中，每個指標占用8位元組，則共計24個位元組，向上取2的整數冪，則分配32個位元組。

乙個key，使用sds儲存，資料大小12位元組，len+alloc+flags+空字元共4個位元組（3.2版本之後），共計12+4=16個位元組

乙個value，外層使用物件redisobject並指向乙個sds（存放值內容）。物件記憶體占用16個位元組，sds需要16個位元組

綜上，乙個dictentry使用的記憶體總共為 32 + 16 + 16 + 16 = 80位元組。

儲存90000個鍵值對需要的bucket陣列大小為90000向上取2的整數冪，即131072；每個bucket元素占用8位元組（因為內部儲存的指標）。

儲存90000個鍵值對占用的總記憶體：90000*80 + 131072*8 = 82488576。

當儲存的鍵值對長度由12位元組增加到13位元組，對應的sds變成17位元組，jemalloc分配32個位元組，因此每個dictentry占用的位元組數變成112位元組。則儲存90000個的記憶體占用變為 90000*12 + 131072*8 = 11128576。

2. 優化記憶體占用

1. 利用jemalloc特性進行優化

jemalloc是redis的預設記憶體分配器，在64位系統中，將記憶體空間劃分成小、大、巨大三個範圍；每個範圍又劃分為許多小的記憶體塊單位，當redis儲存資料時，選擇適合的記憶體塊進行儲存。譬如儲存130位元組的物件，jemalloc會將其放入到160位元組的記憶體單元中。

2. 使用整型/長整型

redis儲存字串的編碼型別有三種，當字串為數字時，使用int（8位元組）儲存代替字串，可以節省很多空間。

3. 共享物件

共享物件可以減少物件的建立，包括redisobject的建立。redis中的共享物件目前只有0-9999，可以通過redis_shared_integers引數提高，譬如調整到20000，則0-19999都可以共享

4.縮短鍵值對的儲存長度

大鍵值對，延長寫入和讀取耗時、延長持久化需要時間，延長網路傳輸時間，並且占用記憶體多，更容易觸發記憶體淘汰機制。盡量縮短儲存長度，必要時進行壓縮和序列化

redis的servercron函式定期清除過期鍵，節約記憶體占用，避免鍵值對過多堆積，頻繁觸發記憶體淘汰機制

在64位系統中，預設沒有設定最大記憶體，配置項maxmemory被注釋了。當物理記憶體不足時，使用磁碟作為虛擬記憶體，將物理記憶體中的部分資料存放到虛擬記憶體，這個操作會阻塞redis程序。當設定了最大記憶體，當超出限制時，觸發記憶體淘汰。記憶體淘汰策略在redis4.0後有8種，主要用到以下原理

缺點是類似全表掃瞄時，會將鍊錶資料汙染

缺點是短時間內大量訪問的資料很難刪除

1. redis快取淘汰策略

noeviction：不淘汰任何資料，當記憶體不足時，新增操作會報錯，redis 預設記憶體淘汰策略；

allkeys-lru：淘汰整個鍵值中最久未使用的鍵值；

allkeys-random：隨機淘汰任意鍵值；

volatile-lru：淘汰所有設定了過期時間的鍵值中最久未使用的鍵值；

volatile-random：隨機淘汰設定了過期時間的任意鍵值；

volatile-ttl：優先淘汰更早過期的鍵值；

volatile-lfu：淘汰所有設定了過期時間的鍵值中，最少使用的鍵值；

allkeys-lfu：淘汰整個鍵值中最少使用的鍵值；

刪除大鍵值對比較耗時，造成主線程的阻塞，為此將刪除的操作放在子執行緒中。共有四項配置：

redis大部分的讀寫命令的時間複雜度在o(1)到o(n)之間。對於o(n)的命令，需要謹慎使用，如果執行時間過長，將會阻塞redis

使用slowlog命令找出高耗時的redis命令。慢查詢的配置項：

servercron函式每100毫秒執行一次過期掃瞄。隨機抽取過期鍵字典中的20個鍵，刪除其中的已經過期的鍵，判斷過期鍵的比例是否超過25%，重複執行此流程。如果一次掃瞄中刪除了大量過期鍵，將會造成阻塞。

在設定過期時間時，加入隨機數。

redis4.0之後，加入混合持久化功能，結合了rdb和aof。在寫入時，將當前資料以rdb的形式寫入檔案的開頭，後續的操作命令以aof的格式存入檔案；在載入時，先載入rdb檔案，再載入aof命令。

rdb持久化，可能存在一定時間內的資料丟失。aof持久化，檔案較大時執行較慢，影響啟動速度。在非必須持久化操作時，可以關閉持久化，避免間歇性的卡頓（servercron函式週期性執行持久化操作）

使用redis連線池，減少網路傳輸次數和非必要呼叫指令。

import
redis.clients.jedis.jedispool;
import redis.clients.jedis.jedispoolconfig;

redis分布式架構有：

詳細：使用物理機非虛擬機器。虛擬機器和物理機共享物理網口，並且一台物理機可能有多個虛擬機器執行，在記憶體占用和網路延遲上效能較差

linux預設開啟，支援大記憶體頁2mb分配。

開啟thp之後，fork速度變慢，fork之後每個記憶體頁從4kb變成2mb，大幅增加重寫期間父程序記憶體消耗。同時每次寫命令引起的複製記憶體頁單位放大了512倍，會拖慢寫操作的執行時間，導致大量寫操作慢查詢。

產生條件：1. 大量快取同時失效 2.大量併發請求訪問失效快取導致資料庫宕機

解決方案：過期時間設定加入隨機數

快取中沒有（過期），但資料庫中存在資料。此時大量併發請求訪問這部分資料，資料庫壓力陡增。快取雪崩是大量的快取擊穿。

解決方案：

1.設定熱點資料永不過期

2.介面限流熔斷和降級

3.布隆過濾器。bloomfilter類似乙個雜湊表但是不存key，快速判斷乙個元素是否在集合中。使用多個雜湊函式計算入參key得到座標，在乙個bit陣列中儲存對應位置為1。查詢時只要有乙個位置為0則不存在，但都為1也有可能不存在。使用多個雜湊函式是基於雜湊衝突的考量。

4.加鎖。這種情況，只允許能有乙個執行緒查詢資料庫，獲取結果後將結果放入快取，其餘執行緒則直接訪問快取

public string getdata(string key) throws
exception
else
}else
}return
data;        
}

快取和資料庫中都沒有某資料，但有大量的併發請求查詢這些資料。導致資料庫宕機，主要考慮是漏洞攻擊

解決方案：

1. 介面層加校驗，譬如使用者鑑權

2. 將對應的key的value設定為null存入快取

Redis效能調優

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