使用Redis是你必须知道的21个注意要点

使用Redis是你必须知道的21个注意要点

前言

最近在学习Redis相关知识，看了阿里的redis开发规范，以及Redis开发与运维这本书。分使用规范、有坑的命令、项目实战操作、运维配置四个方向，整理了使用Redis的21个注意点，希望对大家有帮助，一起学习哈

1、Redis的使用规范

1.1、 key的规范要点

我们设计Redis的key的时候，要注意以下这几个点：

以业务名为key前缀，用冒号隔开，以防止key冲突覆盖。如，live1

确保key的语义清晰的情况下，key的长度尽量小于30个字符。

key禁止包含特殊字符，如空格、换行、单双引号以及其他转义字符。

Redis的key尽量设置ttl，以保证不使用的Key能被及时清理或淘汰。

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1.2、value的规范要点

Redis的value值不可以随意设置的哦。

「第一点」，如果大量存储bigKey是会有问题的，会导致慢查询，内存增长过快等等。

如果是String类型，单个value大小控制10k以内。

如果是hash、list、set、zset类型，元素个数一般不超过5000。

「第二点」，要选择适合的数据类型。不少小伙伴只用Redis的String类型，上来就是set和get。实际上，Redis 提供了「丰富的数据结构类型」，有些业务场景，更适合hash、zset等其他数据结果。

「反例：」

setusernamejay setuserage18

「正例」

hmsetuser:666namejayage18

1.3. 给Key设置过期时间，同时注意不同业务的key，尽量过期时间分散一点

因为Redis的数据是存在内存中的，而内存资源是很宝贵的。

我们一般是把Redis当做缓存来用，而「不是数据库」，所以key的生命周期就不宜太长久啦。

如果大量的key在某个时间点集中过期，到过期的那个时间点，Redis可能会存在卡顿，甚至出现「缓存雪崩」现象，因此一般不同业务的key，过期时间应该分散一些。有时候，同业务的，也可以在时间上加一个随机值，让过期时间分散一些。

1.4.建议使用批量操作提高效率

我们日常写SQL的时候，都知道，批量操作效率会更高，一次更新50条，比循环50次，每次更新一条效率更高。其实Redis操作命令也是这个道理。

Redis客户端执行一次命令可分为4个过程：1.发送命令-> 2.命令排队-> 3.命令执行-> 4. 返回结果。1和4 称为RRT（命令执行往返时间）。Redis提供了「批量操作命令，如mget、mset」等，可有效节约RRT。但是呢，大部分的命令，是不支持批量操作的，比如hgetall，并没有mhgetall存在。「Pipeline」则可以解决这个问题。

Pipeline是什么呢?它能将一组Redis命令进行组装，通过一次RTT传输给Redis，再将这组Redis命令的执行结果按顺序返回给客户端.

我们先来看下没有使用Pipeline执行了n条命令的模型：

使用Pipeline执行了n次命令，整个过程需要1次RTT，模型如下：

2、Redis 有坑的那些命令

2.1. 慎用O(n)复杂度命令，如hgetall、smember，lrange等

2.2 慎用Redis的monitor命令

Redis Monitor 命令用于实时打印出Redis服务器接收到的命令，如果我们想知道客户端对redis服务端做了哪些命令操作，就可以用Monitor 命令查看，但是它一般「调试」用而已，尽量不要在生产上用！因为「monitor命令可能导致redis的内存持续飙升。」

monitor的模型是酱紫的，它会将所有在Redis服务器执行的命令进行输出，一般来讲Redis服务器的QPS是很高的，也就是如果执行了monitor命令，Redis服务器在Monitor这个客户端的输出缓冲区又会有大量“存货”，也就占用了大量Redis内存。

2.3、生产环境不能使用 keys指令

keyskey前缀*

其实，可以使用scan指令，它同keys命令一样提供模式匹配功能。它的复杂度也是 O(n)，但是它通过游标分步进行，「不会阻塞redis线程」;但是会有一定的「重复概率」，需要在「客户端做一次去重」。

2.4 禁止使用flushall、flushdb

Flushall 命令用于清空整个 Redis 服务器的数据(删除所有数据库的所有 key )。

Flushdb 命令用于清空当前数据库中的所有 key。

这两命令是原子性的，不会终止执行。一旦开始执行，不会执行失败的。

2.5 注意使用del命令

删除key你一般使用什么命令？是直接del？如果删除一个key，直接使用del命令当然没问题。但是，你想过del的时间复杂度是多少嘛？我们分情况探讨一下：

如果删除一个String类型的key，时间复杂度就是O（1），「可以直接del」。

如果删除一个List/Hash/Set/ZSet类型时，它的复杂度是O(n), n表示元素个数。

因此，如果你删除一个List/Hash/Set/ZSet类型的key时，元素越多，就越慢。「当n很大时，要尤其注意」，会阻塞主线程的。那么，如果不用del，我们应该怎么删除呢？

如果是List类型，你可以执行lpop或者rpop，直到所有元素删除完成。

如果是Hash/Set/ZSet类型，你可以先执行hscan/sscan/scan查询，再执行hdel/srem/zrem依次删除每个元素。

2.6 避免使用SORT、SINTER等复杂度过高的命令。

3、项目实战避坑操作

3.1 分布式锁使用的注意点

分布式锁其实就是，控制分布式系统不同进程共同访问共享资源的一种锁的实现。秒杀下单、抢红包等等业务场景，都需要用到分布式锁。我们经常使用Redis作为分布式锁，主要有这些注意点：

3.1.1 两个命令SETNX + EXPIRE分开写（典型错误实现范例）

if（jedis.setnx(key_resource_id,lock_value)==1）{//加锁 expire（key_resource_id，100）;//设置过期时间 try{ dosomething//业务请求 }catch(){ } finally{ jedis.del(key_resource_id);//释放锁 } }

如果执行完setnx加锁，正要执行expire设置过期时间时，进程crash或者要重启维护了，那么这个锁就“长生不老”了，「别的线程永远获取不到锁」啦，所以一般分布式锁不能这么实现。

3.1.2 SETNX + value值是过期时间 (有些小伙伴是这么实现，有坑)

longexpires=System.currentTimeMillis()+expireTime;//系统时间+设置的过期时间 StringexpiresStr=String.valueOf(expires); //如果当前锁不存在，返回加锁成功 if(jedis.setnx(key_resource_id,expiresStr)==1){ returntrue; } //如果锁已经存在，获取锁的过期时间 StringcurrentValueStr=jedis.get(key_resource_id); //如果获取到的过期时间，小于系统当前时间，表示已经过期 if(currentValueStr!=null&&Long.parseLong(currentValueStr)< System.currentTimeMillis()) {

//锁已过期，获取上一个锁的过期时间，并设置现在锁的过期时间（不了解redis的getSet命令的小伙伴，可以去官网看下哈） StringoldValueStr=jedis.getSet(key_resource_id,expiresStr); if(oldValueStr!=null&&oldValueStr.equals(currentValueStr)){ //考虑多线程并发的情况，只有一个线程的设置值和当前值相同，它才可以加锁 returntrue; } } //其他情况，均返回加锁失败 returnfalse; }

这种方案的「缺点」：

过期时间是客户端自己生成的，分布式环境下，每个客户端的时间必须同步

没有保存持有者的唯一标识，可能被别的客户端释放/解锁。

锁过期的时候，并发多个客户端同时请求过来，都执行了jedis.getSet()，最终只能有一个客户端加锁成功，但是该客户端锁的过期时间，可能被别的客户端覆盖。

3.1.3：SET的扩展命令（SET EX PX NX）（注意可能存在的问题）

if（jedis.set(key_resource_id,lock_value,"NX","EX",100s)==1）{//加锁 try{ dosomething//业务处理 }catch(){ } finally{ jedis.del(key_resource_id);//释放锁 } }

这个方案还是可能存在问题：

锁过期释放了，业务还没执行完。

锁被别的线程误删。

3.1.4 SET EX PX NX + 校验唯一随机值,再删除（解决了误删问题，还是存在锁过期，业务没执行完的问题）

if（jedis.set(key_resource_id,uni_request_id,"NX","EX",100s)==1）{//加锁 try{ dosomething//业务处理 }catch(){ } finally{ //判断是不是当前线程加的锁,是才释放 if(uni_request_id.equals(jedis.get(key_resource_id))){ jedis.del(lockKey);//释放锁 } } }

在这里，判断是不是当前线程加的锁和释放锁不是一个原子操作。如果调用jedis.del()释放锁的时候，可能这把锁已经不属于当前客户端，会解除他人加的锁。

一般也是用lua脚本代替。lua脚本如下：

ifredis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1]then returnredis.call('del',KEYS[1]) else return0 end;

3.1.5 Redisson框架 + Redlock算法 解决锁过期释放，业务没执行完问题+单机问题

Redisson 使用了一个Watch dog解决了锁过期释放，业务没执行完问题，Redisson原理图如下:

以上的分布式锁，还存在单机问题：

如果线程一在Redis的master节点上拿到了锁，但是加锁的key还没同步到slave节点。恰好这时，master节点发生故障，一个slave节点就会升级为master节点。线程二就可以获取同个key的锁啦，但线程一也已经拿到锁了，锁的安全性就没了。

针对单机问题，可以使用Redlock算法。有兴趣的朋友可以看下我这篇文章哈，七种方案！探讨Redis分布式锁的正确使用姿势

3.2 缓存一致性注意点

如果是读请求，先读缓存，后读数据库

如果写请求，先更新数据库，再写缓存

每次更新数据后，需要清除缓存

缓存一般都需要设置一定的过期失效

一致性要求高的话，可以使用biglog+MQ保证。

有兴趣的朋友，可以看下我这篇文章哈：并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？

3.3 合理评估Redis容量，避免由于频繁set覆盖，导致之前设置的过期时间无效。

我们知道，Redis的所有数据结构类型，都是可以设置过期时间的。假设一个字符串，已经设置了过期时间，你再去重新设置它，就会导致之前的过期时间无效。

Redis setKey源码如下：

实际业务开发中，同时我们要合理评估Redis的容量，避免频繁set覆盖，导致设置了过期时间的key失效。新手小白容易犯这个错误。

3.4 缓存穿透问题

先来看一个常见的缓存使用方式：读请求来了，先查下缓存，缓存有值命中，就直接返回；缓存没命中，就去查数据库，然后把数据库的值更新到缓存，再返回。

「缓存穿透」：指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时需要从数据库查询，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，进而给数据库带来压力。

通俗点说，读请求访问时，缓存和数据库都没有某个值，这样就会导致每次对这个值的查询请求都会穿透到数据库，这就是缓存穿透。

缓存穿透一般都是这几种情况产生的：

「业务不合理的设计」，比如大多数用户都没开守护，但是你的每个请求都去缓存，查询某个userid查询有没有守护。

「业务/运维/开发失误的操作」，比如缓存和数据库的数据都被误删除了。

「黑客非法请求攻击」，比如黑客故意捏造大量非法请求，以读取不存在的业务数据。

「如何避免缓存穿透呢？」一般有三种方法。

如果是非法请求，我们在API入口，对参数进行校验，过滤非法值。

如果查询数据库为空，我们可以给缓存设置个空值，或者默认值。但是如有有写请求进来的话，需要更新缓存哈，以保证缓存一致性，同时，最后给缓存设置适当的过期时间。（业务上比较常用，简单有效）

使用布隆过滤器快速判断数据是否存在。即一个查询请求过来时，先通过布隆过滤器判断值是否存在，存在才继续往下查。

布隆过滤器原理：它由初始值为0的位图数组和N个哈希函数组成。一个对一个key进行N个hash算法获取N个值，在比特数组中将这N个值散列后设定为1，然后查的时候如果特定的这几个位置都为1，那么布隆过滤器判断该key存在。

3.5 缓存雪奔问题

「缓存雪奔：」指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，请求都直接访问数据库，引起数据库压力过大甚至down机。

缓存雪奔一般是由于大量数据同时过期造成的，对于这个原因，可通过均匀设置过期时间解决，即让过期时间相对离散一点。如采用一个较大固定值+一个较小的随机值，5小时+0到1800秒酱紫。

Redis 故障宕机也可能引起缓存雪奔。这就需要构造Redis高可用集群啦。

3.6 缓存击穿问题

「缓存击穿：」指热点key在某个时间点过期的时候，而恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，从而大量的请求打到db。

缓存击穿看着有点像，其实它两区别是，缓存雪奔是指数据库压力过大甚至down机，缓存击穿只是大量并发请求到了DB数据库层面。可以认为击穿是缓存雪奔的一个子集吧。有些文章认为它俩区别，是区别在于击穿针对某一热点key缓存，雪奔则是很多key。

解决方案就有两种：

「1.使用互斥锁方案」。缓存失效时，不是立即去加载db数据，而是先使用某些带成功返回的原子操作命令，如(Redis的setnx）去操作，成功的时候，再去加载db数据库数据和设置缓存。否则就去重试获取缓存。

「2. “永不过期”」，是指没有设置过期时间，但是热点数据快要过期时，异步线程去更新和设置过期时间。

3.7、缓存热key问题

在Redis中，我们把访问频率高的key，称为热点key。如果某一热点key的请求到服务器主机时，由于请求量特别大，可能会导致主机资源不足，甚至宕机，从而影响正常的服务。

而热点Key是怎么产生的呢？主要原因有两个：

用户消费的数据远大于生产的数据，如秒杀、热点新闻等读多写少的场景。

请求分片集中，超过单Redi服务器的性能，比如固定名称key，Hash落入同一台服务器，瞬间访问量极大，超过机器瓶颈，产生热点Key问题。

那么在日常开发中，如何识别到热点key呢？

凭经验判断哪些是热Key；

客户端统计上报；

服务代理层上报

如何解决热key问题？

Redis集群扩容：增加分片副本，均衡读流量；

对热key进行hash散列，比如将一个key备份为key1,key2……keyN，同样的数据N个备份，N个备份分布到不同分片，访问时可随机访问N个备份中的一个，进一步分担读流量；

使用二级缓存，即JVM本地缓存,减少Redis的读请求。

4. Redis配置运维

4.1 使用长连接而不是短连接，并且合理配置客户端的连接池

如果使用短连接，每次都需要过 TCP 三次握手、四次挥手，会增加耗时。然而长连接的话，它建立一次连接，redis的命令就能一直使用，酱紫可以减少建立redis连接时间。

连接池可以实现在客户端建立多个连接并且不释放，需要使用连接的时候，不用每次都创建连接，节省了耗时。但是需要合理设置参数，长时间不操作 Redis时，也需及时释放连接资源。

4.2 只使用 db0

Redis-standalone架构禁止使用非db0.原因有两个

一个连接，Redis执行命令select 0和select 1切换，会损耗新能。

Redis Cluster 只支持 db0，要迁移的话，成本高

4.3 设置maxmemory + 恰当的淘汰策略。

为了防止内存积压膨胀。比如有些时候，业务量大起来了，redis的key被大量使用，内存直接不够了，运维小哥哥也忘记加大内存了。难道redis直接这样挂掉？所以需要根据实际业务，选好maxmemory-policy(最大内存淘汰策略)，设置好过期时间。一共有8种内存淘汰策略：

volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，从设置了过期时间的key中使用LRU（最近最少使用）算法进行淘汰；

allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，从所有key中使用LRU（最近最少使用）算法进行淘汰。

volatile-lfu：4.0版本新增，当内存不足以容纳新写入数据时，在过期的key中，使用LFU算法进行删除key。

allkeys-lfu：4.0版本新增，当内存不足以容纳新写入数据时，从所有key中使用LFU算法进行淘汰；

volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，从设置了过期时间的key中，随机淘汰数据；。

allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，从所有key中随机淘汰数据。

volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的key中，根据过期时间进行淘汰，越早过期的优先被淘汰；

noeviction：默认策略，当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。

4.4 开启 lazy-free 机制

Redis4.0+版本支持lazy-free机制，如果你的Redis还是有bigKey这种玩意存在，建议把lazy-free开启。当开启它后，Redis 如果删除一个 bigkey 时，释放内存的耗时操作，会放到后台线程去执行，减少对主线程的阻塞影响。