Redis大Key問題如何排查?如何解決?
Redis 大 Key 是指存儲在 Redis 中的鍵值對,其中鍵對應的 value 占用了較大的內存空間,或者包含了大量的元素。例如,一個存儲了數百萬個元素的集合(Set)類型的鍵,或者一個存儲了一個很大的字符串(長度可能達到幾十 MB 甚至更大)的鍵都被認為是大 Key。
Redis 大 Key 并沒有統一的固定標準,當字符串存儲了一個很大的值,例如 10M 以上,或集合存儲了一個上百萬元素的值,那就認為是 Redis 的大 Key 問題了。
1.主要影響
大 Key 問題造成的主要問題是讓 Redis 服務阻塞,無法處理其他命令的響應(客戶端可能因此出現請求超時的問題)。因為對大 Key 進行讀寫操作時,由于需要處理大量的數據,這些操作可能會非常耗時,這就會導致 Redis 主線程被阻塞,無法及時處理其他客戶端的請求。
2.常見場景
大 Key 的常見場景有以下幾個:
- 緩存大數據(圖片和視頻元數據):在緩存場景中,可能會將大型的文件內容(如圖片、視頻元數據)緩存到 Redis 中。例如,一個視頻分享網站可能會將視頻的詳細描述、標簽、點贊數、評論數等信息以 JSON 字符串的形式緩存為一個大 Key,方便快速獲取視頻相關的所有數據。
- 明星或網紅粉絲列表:如果使用 ZSet 來存儲粉絲和關注列表的話,如果是某些明星或網紅的粉絲列表將會很大,可能存儲元素超千萬甚至是億級別。
- 商品頁所有信息:在電商應用中,可能需要將商品信息,如商品 ID、名稱、描述、價格、庫存、圖片、評價等都緩存到 Redis 中的話,當商品詳情和評價(幾十上百萬條評價)比較多時,這個 Key 就可能變得非常大。
3.排查大Key問題
排查大 Key 的方案有以下幾個。
(1)BIGKEYS
Redis 自帶的 BIGKEYS 命令可以查詢當前 Redis 中所有 key 的信息,對整個數據庫中的鍵值對大小情況進行統計分析。它會查出每種數據結構的最大 Key,但不能根據某個容量進行篩查。比如說,統計每種數據類型的鍵值對個數以及平均大小,如下圖所示:
(2)MEMORY USAGE
Redis 4.0+ 后推出了 MEMORY USAGE 命令,該命令可以返回指定 key 的內存使用情況,返回使用的內存的字節(jié)數。通過遍歷所有的 key 并使用此命令,可以找出占用內存較大的 key。但需要注意的是,對于復雜數據結構(如 List、Set 等),MEMORY USAGE 命令返回的是近似值,因為它采用抽樣方式來估算內存使用,如下圖所示:
(3)OBJECT
OBJECT encoding可以查看鍵值對象的編碼類型,不同的編碼類型可能暗示了鍵值的復雜程度和大小。例如,如果一個字符串類型的鍵采用了 raw 編碼且長度很長,那么它可能是一個大 Key,如下圖所示:
4.解決大Key問題
大 Key 的解決方案有以下幾個。
(1)拆分大Key
將大 Key 拆分成多個小 Key,分別存儲不同部分的數據。這樣可以減少單個 Key 的內存占用,提高查詢性能,拆分的常用方法有以下幾個:
- 按業(yè)務邏輯拆分:如果大 Key 是一個包含大量聚合數據的鍵,可以根據業(yè)務邏輯將其拆分為多個小的鍵。例如,對于一個包含全品類商品銷售數據的大 Key,可以按照品類拆分為多個小的鍵,每個鍵只存儲一個品類的銷售數據。
- 按時間范圍拆分:對于存儲時間序列數據的大 Key,如日志數據或統計數據,可以按照時間范圍進行拆分。比如,將一天的日志數據拆分為每小時一個鍵,這樣可以更靈活地管理和刪除過期數據。
(2)使用壓縮算法
對于可以壓縮的數據類型(如字符串),可以使用壓縮算法(如 LZF 等)來減少內存占用。Redis 本身支持一些壓縮算法,可以在一定程度上減少大 Key 的內存占用。
4.3 使用合適的數據結構和存儲方式
- 考慮使用其他存儲系統:如果數據實在太大且不適合存儲在 Redis 中,可以考慮將部分數據轉移到其他存儲系統,如將大型文件存儲到分布式文件系統(如 MinIO、Ceph 等),只在 Redis 中保留文件的元數據或引用。
- 優(yōu)化 Redis 數據結構選擇:根據數據的訪問模式和特性,選擇更合適的 Redis 數據結構。例如,如果一個集合類型的大 Key 主要用于判斷元素是否存在,可以考慮使用布谷鳥哈希(Cuckoo Hash)等空間效率更高的數據結構替代傳統的集合結構。
(4)設置合理的過期時間
如果大 Key 中的數據不是一直需要的,可以設置過期時間,讓 Redis 在一定時間后自動刪除該 Key。這樣可以避免大 Key 長期占用內存,導致內存泄漏。
(5)加強監(jiān)控和管理
建立對 Redis 的監(jiān)控系統,實時監(jiān)測大 Key 的出現和內存使用情況。當發(fā)現大 Key 或者內存占用過高時,及時發(fā)出預警,以便采取相應的措施進行處理。如 Redis Insights、Prometheus 等,設置對大 key 和內存使用的監(jiān)控指標。
注意事項:大Key刪除
刪除大 Key 時要注意,要使用 UNLINK 命令代替 DEL 命令來刪除大 Key。UNLINK 命令會立即返回,后臺異步刪除數據,避免阻塞,如下圖所示:
小結
Redis 大 Key 問題會讓 Redis 服務阻塞,無法響應其他命令,可能會導致客戶端響應超時等問題。排查大 Key 問題可以使用 BIGKEYS、MEMORY USAGE、OBJECT 等命令。它的解決方案有:拆分大 Key、壓縮數據、使用合適數據結構和存儲方式、設置合理過期時間,以及加強監(jiān)控和管理等手段。