1、概述
大Key:通常是指值(Value)的长度非常大,实际上键(Key)长度很大也算。通常来说,键本身不会很长,占用的内存较少,因此判断一个键是否为bigKey主要看它对应的值的大小。
大Key分为两种情况:
(1)、键(Key)非常大
(2)、值(Value)非常大
2、键(Key)非常大
虽然Redis的键可以存储任意字符串(最大限制为512M),但通常情况下,键的长度都比较小。
过长的键会带来以下问题:
(1)、内存占用增加:Redis是内存数据库,键的长度直接影响内存使用。如果键的长度过大且大量存在时,会显著增加内存消耗。
(2)、性能下降:Redis的许多操作(如查找、删除、更新等)都需要对键进行哈希计算或字符串比较。如果键的长度过长,这些操作的时间复杂度会增加,导致性能下降。
(3)、网络传输开销:在客户端与Redis服务器之间传输数据时,过长的键会增加网络带宽的使用,尤其是在分布式系统中,可能会导致网络延迟。
什么时候算作"大键"?
- 一般大键:键的长度应尽量保持在100字节以内。超过这个长度的键可以被视为"大键"。
- 极端情况:如果键的长度超过几千字节,则会对Redis的性能产生明显影响,属于典型的"大键"。
如何避免大键?
(1)、使用简短的键名:尽量使用简短且具有描述性的键名。例如,使用user:12345而不是 user_profile_for_user_with_id_12345。
(2)、使用哈希或编码:对于复杂的键名,可以考虑使用哈希函数(如MD5、SHA1)将长字符串转换为固定长度的哈希值,或者使用Base64编码来缩短键的长度。
3、值(Value)非常大
Redis的值可以是多种类型的数据结构,包括字符串、列表、集合、哈希表、有序集合等。当值的大小非常大时,也会对Redis的性能和内存使用产生负面影响。
过长的值带来的问题
(1)、内存占用增加:大值会占用更多的内存,尤其是在Redis中存储大量大值时,可能会迅速耗尽可用内存。
(2)、性能阻塞:某些Redis操作(如GET、SET、DEL等)在处理大值时可能会阻塞Redis服务器,导致其他请求无法及时处理。例如,DEL一个包含数百万元素的列表或哈希表可能会导致Redis在几秒钟内无法响应其他请求。
(3)、网络传输开销:大值在客户端与Redis服务器之间传输时,会增加网络带宽的使用,可能导致网络延迟或超时。
(4)、备份和持久化压力:大值会增加Redis的RDB快照和AOF日志的大小,导致备份和持久化操作的时间变长,甚至可能引发磁盘I/O瓶颈。
什么时候算作"大值"?
- 一般建议:对于字符串类型的值,建议单个值的大小不要超过1MB。对于复杂数据结构(如列表、哈希表、集合等),建议每个元素的大小也应尽量控制在合理范围内。
- 极端情况:如果单个值的大小超过几十MB或几百MB,则会对Redis的性能产生显著影响,属于典型的"大值"。
如何避免大值?
(1)、分片存储:对于非常大的值,可以考虑将其拆分成多个小块进行存储。例如将一个大列表List拆分成多个较小的列表List存储。
(2)、使用压缩:对于文本或二进制数据,可以考虑使用压缩算法(如Gzip、Snappy)来减少值的大小。
(3)、使用外部存储:对于不适合存储在Redis中的大数据,可以考虑将其存储在其他专门的存储系统中(如Amazon S3、HDFS),并在Redis中只存储指向这些数据的引用(如URL或ID)。
(4)、使用流式处理:对于需要频繁读取或写入大值的场景,可以考虑使用Redis的流式处理功能(如XREAD和XADD),每次进读取部分数据,以避免一次性加载整个大值。
4、其他建议
(1)、优化数据结构:选择合适的数据结构来存储数据。例如,使用ZSET(有序集合)而不是HASH(哈希表)来存储带有权重的数据,或者使用LIST(列表)而不是SET(集合)来存储有序的元素。
(2)期清理过期数据:使用Redis的过期机制(EXPIRE、TTL)定期清理不再需要的大键或大值,避免长期占用内存。
5、如何检测大Key
(1)、使用MEMORY USAGE命令
可以使用MEMORY USAGE命令来检查某个键占用的内存大小。
例如:
MEMORY USAGE my_large_key
解释一下:
如上的示例可以看到键aaa1使用的内存大小是57字节。
我们从下面一行命令可以看到aaa1的键存储的值是zhangsan1,那么为什么Redis会分配57个字节呢?
答案:
因为Redis会为每一个key和value都创建一个对象头以记录key或value的类型,编码方式等附属信息;此外Redis的内存分配器jemalloc会分配比实际长度更大的空间保存数据,确保内存对齐和减少磁盘碎片;在加上各种底层数据结构不同也会占用一定的内存空间等,所以实际分配内存会比预想的大一些。
详细可以参考之前的Redis数据结构架构篇看下。
(2)、使用SCAN命令结合MEMORY USAGE
如果你不确定哪些键是大键,可以结合SCAN和MEMORY USAGE来批量检测。例如,编写一个脚本遍历所有键,并检查每个键的内存占用情况。
scan使用示例:
(3)、用Redis自带的监控工具
Redis提供了INFO memory命令,可以查看当前Redis实例的内存使用情况。你还可以使用Redis的慢查询日志(SLOWLOG)来检测哪些命令在处理大键时花费了较多时间。
命令示例:
说明:
used_memory:Redis分配的总内存量(以字节为单位)。
used_memory_human:used_memory转可读方式大小,方便阅读(如转KB、MB、GB)
(4)、使用第三方监控工具
一些第三方监控工具(如Redis Desktop Manager、RedisInsight、Prometheus + Grafana)可以帮助你实时监控Redis的内存使用情况,并识别出大键。
6、大Key总结
大Key的定义:Redis中的"大 Key"既可以指键(Key)非常大,也可以指值(Value)非常大。无论是键还是值,过大的大小都会对Redis的性能和内存使用产生负面影响。通常在使用Redis过程中,不会存在过大的key,但是值却不好说,所以判断一个键是否为bigKey主要还是看它的值的大小。
键非常大的影响:键过长会增加内存占用、降低性能,并增加网络传输开销。
值非常大的影响:值过大会占用更多内存,导致阻塞操作、增加网络传输开销,并给备份和持久化带来压力。
如何避免大Key:通过使用简短的键名、分片存储、压缩数据、使用外部存储等方式,可以有效避免大Key对Redis性能的影响。
如何检测大Key:使用MEMORY USAGE、SCAN、INFO memory等命令或工具来检测和处理大 Key。