1、概述
大Key:通常是指值(Value)的長度非常大,實際上鍵(Key)長度很大也算。通常來說,鍵本身不會很長,占用的內存較少,因此判斷一個鍵是否為bigKey主要看它對應的值的大小。
大Key分為兩種情況:
(1)、鍵(Key)非常大
(2)、值(Value)非常大
2、鍵(Key)非常大
雖然Redis的鍵可以存儲任意字符串(最大限制為512M),但通常情況下,鍵的長度都比較小。
過長的鍵會帶來以下問題:
(1)、內存占用增加:Redis是內存數據庫,鍵的長度直接影響內存使用。如果鍵的長度過大且大量存在時,會顯著增加內存消耗。
(2)、性能下降:Redis的許多操作(如查找、刪除、更新等)都需要對鍵進行哈希計算或字符串比較。如果鍵的長度過長,這些操作的時間復雜度會增加,導致性能下降。
(3)、網絡傳輸開銷:在客戶端與Redis服務器之間傳輸數據時,過長的鍵會增加網絡帶寬的使用,尤其是在分布式系統中,可能會導致網絡延遲。
什么時候算作"大鍵"?
- 一般大鍵:鍵的長度應盡量保持在100字節以內。超過這個長度的鍵可以被視為"大鍵"。
- 極端情況:如果鍵的長度超過幾千字節,則會對Redis的性能產生明顯影響,屬于典型的"大鍵"。
如何避免大鍵?
(1)、使用簡短的鍵名:盡量使用簡短且具有描述性的鍵名。例如,使用user:12345而不是 user_profile_for_user_with_id_12345。
(2)、使用哈希或編碼:對于復雜的鍵名,可以考慮使用哈希函數(如MD5、SHA1)將長字符串轉換為固定長度的哈希值,或者使用Base64編碼來縮短鍵的長度。
3、值(Value)非常大
Redis的值可以是多種類型的數據結構,包括字符串、列表、集合、哈希表、有序集合等。當值的大小非常大時,也會對Redis的性能和內存使用產生負面影響。
過長的值帶來的問題
(1)、內存占用增加:大值會占用更多的內存,尤其是在Redis中存儲大量大值時,可能會迅速耗盡可用內存。
(2)、性能阻塞:某些Redis操作(如GET、SET、DEL等)在處理大值時可能會阻塞Redis服務器,導致其他請求無法及時處理。例如,DEL一個包含數百萬元素的列表或哈希表可能會導致Redis在幾秒鐘內無法響應其他請求。
(3)、網絡傳輸開銷:大值在客戶端與Redis服務器之間傳輸時,會增加網絡帶寬的使用,可能導致網絡延遲或超時。
(4)、備份和持久化壓力:大值會增加Redis的RDB快照和AOF日志的大小,導致備份和持久化操作的時間變長,甚至可能引發磁盤I/O瓶頸。
什么時候算作"大值"?
- 一般建議:對于字符串類型的值,建議單個值的大小不要超過1MB。對于復雜數據結構(如列表、哈希表、集合等),建議每個元素的大小也應盡量控制在合理范圍內。
- 極端情況:如果單個值的大小超過幾十MB或幾百MB,則會對Redis的性能產生顯著影響,屬于典型的"大值"。
如何避免大值?
(1)、分片存儲:對于非常大的值,可以考慮將其拆分成多個小塊進行存儲。例如將一個大列表List拆分成多個較小的列表List存儲。
(2)、使用壓縮:對于文本或二進制數據,可以考慮使用壓縮算法(如Gzip、Snappy)來減少值的大小。
(3)、使用外部存儲:對于不適合存儲在Redis中的大數據,可以考慮將其存儲在其他專門的存儲系統中(如Amazon S3、HDFS),并在Redis中只存儲指向這些數據的引用(如URL或ID)。
(4)、使用流式處理:對于需要頻繁讀取或寫入大值的場景,可以考慮使用Redis的流式處理功能(如XREAD和XADD),每次進讀取部分數據,以避免一次性加載整個大值。
4、其他建議
(1)、優化數據結構:選擇合適的數據結構來存儲數據。例如,使用ZSET(有序集合)而不是HASH(哈希表)來存儲帶有權重的數據,或者使用LIST(列表)而不是SET(集合)來存儲有序的元素。
(2)期清理過期數據:使用Redis的過期機制(EXPIRE、TTL)定期清理不再需要的大鍵或大值,避免長期占用內存。
5、如何檢測大Key
(1)、使用MEMORY USAGE命令
可以使用MEMORY USAGE命令來檢查某個鍵占用的內存大小。
例如:
MEMORY USAGE my_large_key
解釋一下:
如上的示例可以看到鍵aaa1使用的內存大小是57字節。
我們從下面一行命令可以看到aaa1的鍵存儲的值是zhangsan1,那么為什么Redis會分配57個字節呢?
答案:
因為Redis會為每一個key和value都創建一個對象頭以記錄key或value的類型,編碼方式等附屬信息;此外Redis的內存分配器jemalloc會分配比實際長度更大的空間保存數據,確保內存對齊和減少磁盤碎片;在加上各種底層數據結構不同也會占用一定的內存空間等,所以實際分配內存會比預想的大一些。
詳細可以參考之前的Redis數據結構架構篇看下。
(2)、使用SCAN命令結合MEMORY USAGE
如果你不確定哪些鍵是大鍵,可以結合SCAN和MEMORY USAGE來批量檢測。例如,編寫一個腳本遍歷所有鍵,并檢查每個鍵的內存占用情況。
scan使用示例:
(3)、用Redis自帶的監控工具
Redis提供了INFO memory命令,可以查看當前Redis實例的內存使用情況。你還可以使用Redis的慢查詢日志(SLOWLOG)來檢測哪些命令在處理大鍵時花費了較多時間。
命令示例:
說明:
used_memory:Redis分配的總內存量(以字節為單位)。
used_memory_human:used_memory轉可讀方式大小,方便閱讀(如轉KB、MB、GB)
(4)、使用第三方監控工具
一些第三方監控工具(如Redis Desktop Manager、RedisInsight、Prometheus + Grafana)可以幫助你實時監控Redis的內存使用情況,并識別出大鍵。
6、大Key總結
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大Key的定義:Redis中的"大 Key"既可以指鍵(Key)非常大,也可以指值(Value)非常大。無論是鍵還是值,過大的大小都會對Redis的性能和內存使用產生負面影響。通常在使用Redis過程中,不會存在過大的key,但是值卻不好說,所以判斷一個鍵是否為bigKey主要還是看它的值的大小。
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鍵非常大的影響:鍵過長會增加內存占用、降低性能,并增加網絡傳輸開銷。
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值非常大的影響:值過大會占用更多內存,導致阻塞操作、增加網絡傳輸開銷,并給備份和持久化帶來壓力。
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如何避免大Key:通過使用簡短的鍵名、分片存儲、壓縮數據、使用外部存儲等方式,可以有效避免大Key對Redis性能的影響。
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如何檢測大Key:使用MEMORY USAGE、SCAN、INFO memory等命令或工具來檢測和處理大 Key。