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看我如何把Redis使用优化到极致

我们在使用hashtag特性时,一定要注意,不能把key的离散性变得非常差。

作者:阿飞的博客来源:阿飞的博客|2020-02-19 14:37

我们有个这样的需求:每天每一个抢购商品只能买一次,并且全场抢购商品总购买次数不允许超过5次。那么,整个商品限购的流程大概如下图所示:

那么,在每次购买成功商品成功后,发送的MQ大概是这样的(假设当前这笔订单有两件抢购商品):

这条消息表示860000000000001这个用户在1581001673012这个时间点(北京时间为2020/02/06 23:07:53)在A045这个商户分别购买了商品ID为599055114591和599055114592两样商品。

那么,当消费这条信息后,更新频控的几条关键Redis命令如下(上面的需求不是重点,优化下面5条命令才是本文的重点):

  1. 命令1:hset mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 599055114591 1(hash结构,field表示购买的商品ID,value表示购买次数)   
     
  2. 命令2:hset mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 599055114592 2        
  3.  
  4. 命令3:expire mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 3127(设置过期时间)          
  5.  
  6. 命令4:set mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3        
  7.  
  8. 命令5:expire mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3127(设置过期时间)  

我们首先了解一下执行一条Redis命令耗时由哪几部分组成:发送命令网络传输时间,命令在Redis服务端队列中等待的时间,命令执行的时间(Redis中的slowlog只是检测这一步骤的时间),结果返回的Redis客户端的时间。如下图所示:

上面的业务总计涉及5条Redis命令,每条命令都需要经过这些步骤,可想而知性能真的弱爆了(可能整个执行过程还不需要10ms,但还是弱爆了)。

  • 第1次优化

第一次优化非常简单,稍微有点经验就能看出来,利用hmset命令将两条hmset命令合二为一,优化后的Redis命令如下:

  1. hmset mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 599055114591 1 599055114592 2    
  2.  
  3. expire mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 3127        
  4.  
  5. set mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3     
  6.  
  7. expire mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3127 
  • 第2次优化

第二次优化将set和expire命令合二为一,这个一般对Redis有点了解的也知道如何优化:

  1. hmset mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 599055114591 1 599055114592 2         
  2.  
  3. expire mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 3127         
  4.  
  5. setex mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3127 3       
  • 第3次优化

第3次优化需要借助pipeline,简直就是Redis优化的一大杀器。不过,需要注意的是在RedisCluster中使用pipeline时必须满足pipeline打包的所有命令key在RedisCluster的同一个slot上。如果打包命令的key不在同一个slot上,就会报错。所以我们需要分两批打包:

  1. -- 这两条命令的key都是一样的,肯定在同一个slot上        
  2.  
  3. pipeline(        
  4.  
  5. hmset mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 599055114591 1 599055114592 2         
  6.  
  7. expire mall:sale:freq:ctrl:860000000000001 3127        
  8.  
  9. )         
  10.  
  11. -- mall:total:freq:ctrl:860000000000001和mall:sale:freq:ctrl:860000000000001两条命令不在同一个slot上,所以需要单独执行下面这条命令   
  12.  
  13. setex mall:total:freq:ctrl:860000000000001 3127 3  

经过第3次的优化后,这些命令还是需要2次网络交互。较劲的我还是不甘心,想要将其优化到只需要一次网络交互即可,有没有办法?当然有!

  • 第4次优化

这次优化利用了一个高级特性:hashtag。是啥子意思呢?我们知道,RedisCluster总计有16*1024=16384个slot。那么执行一条Redis命令时,其key对应的是哪个slot呢?是利用这样一个计算公式得到的:slot = CRC16(key)%16384,示意图如下:

也就是说,默认情况下,key在哪个slot上,与key有关。那么,我们能否只让key在哪个slot上与部分key有关呢?当然可以,这就是hashtag特性。用法非常简单,假设一个key是mall:sale:freq:ctrl:860000000000001,我们只需要用{}将key中我们需要的那部分包括起来即可。例如,我们只想让其根据用户IMEI计算即可,那么key是这样的:mall:sale:freq:ctrl:{860000000000001}。只要key中有{860000000000001}这一部分,就一定落在同一个slot上。

所以,第四次优化以后的命令执行如下所示:

  1. pipeline(        
  2.  
  3. hmset mall:sale:freq:ctrl:${860000000000001} 599055114591 1 599055114592 2    
  4.  
  5. expire mall:sale:freq:ctrl:${860000000000001} 3127         
  6.  
  7. setex mall:total:freq:ctrl:${860000000000001} 3127 3         
  8.  
  9. )       

优化后,5条Redis命令压缩到3条Redis命令,并且3条Redis命令只需要发送一次,并且结果也一次就能全部返回。简直完美!!

  • 注意事项

我们在使用hashtag特性时,一定要注意,不能把key的离散性变得非常差。以本文为例,没有利用hashtag特性之前,key是这样的:mall:sale:freq:ctrl:860000000000001,很明显这种key由于与用户相关,所以离散性非常好。而使用hashtag以后,key是这样的:mall:sale:freq:ctrl:{860000000000001},这种key还是与用户相关,所以离散性依然非常好。我们千万不要这样来使用hashtag特性,例如将key设置为:mall:{sale:freq:ctrl}:860000000000001。这样的话,无论有多少个用户多少个key,其{}中的内容完全一样都是sale:freq:ctrl,也就是说,所有的key都会落在同一个slot上,导致整个Redis集群出现严重的倾斜问题。

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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