詳解Redis瘦身指南

Redis內(nèi)存回收

Redis 服務(wù)器的最大占用內(nèi)存量由配置項(xiàng) maxmemory 決定，我們可以通過 config set maxmemory 2GB 的格式來配置。一旦 Redis 內(nèi)存滿，所有引起內(nèi)存增加的操作都會(huì)被返回 error。作為專業(yè) Redis 服務(wù)器我們通常將此項(xiàng)設(shè)置為0，以服務(wù)器系統(tǒng)內(nèi)存來作為限制；

那么 Redis 使用內(nèi)存達(dá)到了上限怎么辦？Redis 為我們提供了幾種選項(xiàng)以自動(dòng)回收內(nèi)存，可以通過配置項(xiàng) maxmemory-policy 來配置；

• noeviction 不回收；
• allkeys-lru 從所有鍵中刪除最近最少使用的鍵；
• volatile-lru 從設(shè)置了過期時(shí)間的鍵中刪除最近最少使用的鍵；
• allkeys-random 從所有鍵中隨機(jī)刪除；
• volatile-random 從設(shè)置了過期時(shí)間的鍵中隨機(jī)刪除；
• volatile-ttl 從設(shè)置了過期時(shí)間的鍵中選擇存活時(shí)間最短的鍵刪除；

最大內(nèi)存回收策略需要根據(jù)業(yè)務(wù)來配置，如果純粹做緩存，allkeys-lru無疑是最合適的。如果存儲(chǔ)了稍微重要的數(shù)據(jù)，為了防止 Redis 誤刪一些重要鍵，則需要選用 noeviction；

allkeys-lru、allkeys-random 在內(nèi)存滿時(shí)都有鍵可刪，可以騰出內(nèi)存，但如果配置了其他的策略，數(shù)據(jù)庫用久了（根據(jù)業(yè)務(wù)量），隨著業(yè)務(wù)發(fā)展和數(shù)據(jù)積累，通常會(huì)累積到到服務(wù)器內(nèi)存占用率高，利用率低的情況，則可能會(huì)遇到內(nèi)存占用滿的問題。

問題原由

產(chǎn)生問題的原因有：

持久鍵廢棄

這是導(dǎo)致此問題的最常見情況。

有時(shí)候是開發(fā)人員的鍋，開發(fā)不規(guī)范，未給有時(shí)效性的鍵設(shè)置過期時(shí)間，后續(xù)又不進(jìn)行手動(dòng)刪除，鍵就成為無人管的孤兒鍵了。

還可能是整個(gè)業(yè)務(wù)慢慢被廢棄，不知道哪一天起，業(yè)務(wù)整體已不再維護(hù)了，一批鍵自然也就沒用了。比這更嚴(yán)重的是，如果使用 List 傳遞數(shù)據(jù)，消費(fèi)進(jìn)程已被停止，但生產(chǎn)進(jìn)程未同步停止，還在往 Redis 里寫數(shù)據(jù)。

過期鍵未回收

這個(gè)原因首先要談到 Redis 的兩種過期鍵刪除策略：

• 惰性刪除：在讀取鍵時(shí)發(fā)現(xiàn)鍵已過期，則將其刪除。
• 定期刪除：Redis 會(huì)從所有設(shè)置了過期時(shí)間的鍵中選取 100 個(gè)，刪除已過期的鍵，如果已過期的鍵超過 25 個(gè)，則再次進(jìn)行此操作。 此刪除操作由配置項(xiàng) hz 決定，Redis 默認(rèn)每秒進(jìn)行 10 次；

如果我們產(chǎn)生過期鍵的速度很快，最多可導(dǎo)致 Redis 25% 的過期鍵沒有被及時(shí)刪除。

遍歷清除垃圾鍵

由上，明白了問題產(chǎn)生的原因，解決 Redis 內(nèi)存滿的方法就明確了：清除這些垃圾鍵。 于是就面臨著兩個(gè)問題：

如何遍歷鍵

對于查找鍵，我們首先想到的是 KEYS，但 KEYS 的時(shí)間復(fù)雜度是O(n)，n 是 Redis 內(nèi)鍵的總數(shù)，如果 Redis 內(nèi)鍵很多還是會(huì)有性能問題，導(dǎo)致其他命令被阻塞的。

這里介紹一個(gè)鍵遍歷命令： SCAN。

SCAN cursor：

0 => cursor, // cursor = 0 遍歷結(jié)束
1 => array(key1, key2...)

需要注意的是 SCAN 命令是在版本2.8.0 加入的，如果是之前的版本，可以考慮解析 Redis 的 RDB 文件來獲取所有的鍵。

如何判斷鍵是否垃圾

我們有三種異常鍵需要處理：

• 過期鍵：這些鍵會(huì)在被 SCAN 到時(shí)被自動(dòng)刪除，不再考慮。如果是解析 RDB 文件獲取到的鍵，在查詢時(shí)也會(huì)被自動(dòng)刪除；
• 長時(shí)間未讀寫的鍵，很可能是業(yè)務(wù)不再需要的鍵；
• 占用大量內(nèi)存的鍵，有可能是在不停地寫，但未消費(fèi)。

這里介紹 Redis 的另一個(gè)命令 OBJECT，使用它可以從內(nèi)部查看 key 對象的狀態(tài)。使用 OBJECT IDLETIME key 來獲取 key 的閑置時(shí)間，我們可以判斷 key 閑置時(shí)間大于一個(gè)時(shí)間段（根據(jù)業(yè)務(wù)自定）的為已廢棄。

此外還能使用 OBJECT REFCOUNT key獲取 key 引用所儲(chǔ)存的值的次數(shù)，OBJECT ENCODING key 獲取 key 儲(chǔ)存的值所使用的內(nèi)部表示。

獲取鍵大小

而獲取 Redis 某鍵占用內(nèi)存大小，則通過另一個(gè)命令 DEBUG OBJECT 來獲取，此命令會(huì)返回比OBJECT命令更詳細(xì)的內(nèi)部數(shù)據(jù)。

DEBUG OBJECT test
Value at:0x7fb0ee16ebd0 refcount:1 encoding:embstr serializedlength:6 lru:12362780 lru_seconds_idle:4

結(jié)果包括內(nèi)存地址、引用數(shù)、內(nèi)部編碼表示、序列化后的長度、最近最少使用標(biāo)識值，閑置時(shí)間，我們可以解析此結(jié)果串來獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)。

需要注意，key 作為復(fù)合鍵擁有大量字段時(shí)使用 DEBUG 命令計(jì)算內(nèi)存會(huì)使 Redis 阻塞較長時(shí)間，且 Redis 官方并不建議在客戶端使用此命令。

我們也可以先使用 TYPE key 獲取鍵的類型，再根據(jù)類型獲取其鍵的大小，如對字符串使用LEN，對 哈希表使用HLEN。

要注意在刪除特別大的復(fù)合鍵時(shí)，建議先逐步清空鍵內(nèi)的字段，防止因字段過多，Redis 阻塞較長時(shí)間。

管道加速

Redis 支持 pipeline 管道技術(shù)，一次 請求/響應(yīng) 服務(wù)器能實(shí)現(xiàn)處理并響應(yīng)多個(gè)請求。這樣就可以將多個(gè)命令同時(shí)發(fā)送到服務(wù)器，不等待回復(fù)，直接在最后獲取多個(gè)結(jié)果。

PHP 中使用 MULTI(Redis::PIPELINE) 和 EXEC() 命令來實(shí)現(xiàn)管道；

腳本實(shí)現(xiàn)

下面是個(gè)簡單的腳本：

$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1');
do {
    $keys = $redis->scan($cursor);

    $pipeline = $redis->multi(Redis::PIPELINE);
    foreach ($keys as $key) {
        $idle_time = $redis->object('idletime', $key);
        if ($idle_time > 180 * 24 * 3600) {
            $pipeline->del($key);
        }
        // todo 判斷類型進(jìn)而判斷占用內(nèi)存大小，再刪除
    }
    $pipeline->exec();
} while ($cursor != 0);

從根源避免問題

以上的腳本肯定也會(huì)在刪除鍵時(shí)影響 Redis 的效率，最好的情況還是從根源就避免此類情況，以下是一些建議：

• 規(guī)范化開發(fā)；
• 首先是鍵命名要規(guī)范，讓人見名知義，這樣在人工排錯(cuò)或刪除時(shí)也有判斷依據(jù)，然后最好有完善的 Redis 鍵文檔，以保證業(yè)務(wù)在很長時(shí)間，經(jīng)手多人后也能資料可查。
• 使用 HashSet 替代 Key-Value；
• 將業(yè)務(wù)中某一族的鍵以 HashSet 的方式存儲(chǔ)，以替代普通的 key-value 類型。不僅可以省去為每個(gè)鍵設(shè)置前綴以節(jié)約內(nèi)存，也便于統(tǒng)一管理。
• 有時(shí)效性的鍵注意設(shè)置過期時(shí)間；
• 合理設(shè)置定時(shí)清除過期鍵頻率 hz，在 Redis 不做多余操作的情況下，使過期鍵盡量能被刪除；
• 做好 Redis 內(nèi)存的監(jiān)控，在達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)查找問題并解決。

小結(jié)

Redis假死

我在使用守護(hù)進(jìn)程時(shí) Redis 有假死情況，PHP 和 Redis 都不報(bào)錯(cuò)，但命令都返回 false，這種情況可以使用 Redis 的 ping() 命令，來探測 Redis 連接是否還在，如果不在則再建立新的連接。此問題很可能是由服務(wù)器配置引起的，如果您有知道此問題的原由或有好的解決辦法，煩請指點(diǎn)一二。

危險(xiǎn)命令

不要在沒看文檔的情況下在線上使用 Redis 命令，例如 debug segfault，別問我怎么知道的。

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