Redis 内存使用优化与存储

  edis 常用数据类型

  Redis 最为常用的数据类型主要有以下五种:

  • String

  • Hash

  • List

  • Set

  • Sorted set

  在具体描述这几种数据类型之前,我们先通过一张图了解下 Redis 内部内存管理中是如何描述这些不同数据类型的:

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  首先 Redis 内部使用一个 redisObject 对象来表示所有的 key 和 value,redisObject 最主要的信息如上图所示:type 代表一个 value 对象具体是何种数据类型,encoding 是不同数据类型在 redis 内部的存储方式,比如:type=string 代表 value 存储的是一个普通字符串,那么对应的 encoding 可以是 raw 或者是 int,如果是 int 则代表实际 redis 内部是按数值型类存储和表示这个字符串的,当然前提是这个字符串本身可以用数值表示,比如:”123″ “456”这样的字符串。

  这里需要特殊说明一下 vm 字段,只有打开了 Redis 的虚拟内存功能,此字段才会真正的分配内存,该功能默认是关闭状态的,该功能会在后面具体描述。通过上图我们可以发现 Redis 使用 redisObject 来表示所有的 key/value 数据是比较浪费内存的,当然这些内存管理成本的付出主要也是为了给 Redis 不同数据类型提供一个统一的管理接口,实际作者也提供了多种方法帮助我们尽量节省内存使用,我们随后会具体讨论。

  下面我们先来逐一的分析下这五种数据类型的使用和内部实现方式:

  String

  常用命令:

  set,get,decr,incr,mget 等。

  应用场景:

  String 是最常用的一种数据类型,普通的 key/value 存储都可以归为此类,这里就不所做解释了。

  实现方式:

  String 在 redis 内部存储默认就是一个字符串,被 redisObject 所引用,当遇到 incr,decr 等操作时会转成数值型进行计算,此时 redisObject 的 encoding 字段为int。

  Hash

  常用命令:

  hget,hset,hgetall 等。

  应用场景:

  我们简单举个实例来描述下 Hash 的应用场景,比如我们要存储一个用户信息对象数据,包含以下信息:

  用户 ID 为查找的 key,存储的 value 用户对象包含姓名,年龄,生日等信息,如果用普通的 key/value 结构来存储,主要有以下2种存储方式:

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  第一种方式将用户 ID 作为查找 key,把其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储,这种方式的缺点是,增加了序列化/反序列化的开销,并且在需要修改其中一项信息时,需要把整个对象取回,并且修改操作需要对并发进行保护,引入CAS等复杂问题。

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  第二种方法是这个用户信息对象有多少成员就存成多少个 key-value 对儿,用用户 ID +对应属性的名称作为唯一标识来取得对应属性的值,虽然省去了序列化开销和并发问题,但是用户 ID 为重复存储,如果存在大量这样的数据,内存浪费还是非常可观的。

  那么 Redis 提供的 Hash 很好的解决了这个问题,Redis 的 Hash 实际是内部存储的 Value 为一个 HashMap,并提供了直接存取这个 Map 成员的接口,如下图:

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  也就是说,Key 仍然是用户 ID,value 是一个 Map,这个 Map 的 key 是成员的属性名,value 是属性值,这样对数据的修改和存取都可以直接通过其内部 Map 的 Key(Redis 里称内部 Map 的 key 为 field),也就是通过 key(用户 ID) + field(属性标签)就可以操作对应属性数据了,既不需要重复存储数据,也不会带来序列化和并发修改控制的问题。很好的解决了问题。

  这里同时需要注意,Redis 提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的属性数据,但是如果内部 Map 的成员很多,那么涉及到遍历整个内部 Map 的操作,由于 Redis 单线程模型的缘故,这个遍历操作可能会比较耗时,而另其它客户端的请求完全不响应,这点需要格外注意。