Redis 大 key 问题总结

1. 多大的 key 算大？

阿里云Redis 最佳实践中提到 合理的 Key 中 Value 的字节大小，推荐小于10 KB。过大的 Value 会引发数据倾斜、热点Key、实例流量或 CPU 性能被占满等问题，应从设计源头上避免此类问题带来的性能影响。那么 value Bytes >10kb 可以作为判断 大 key 的一个参考值。
2. 怎么发现大 Key ？

 --bigkeys 命令

--bigkeys 是 redis 自带的命令，对整个 Key 进行扫描，统计 string，list，set，zset，hash 这几个常见数据类型中每种类型里的 最大的 key。string 类型统计的是 value 的字节数；另外 4 种复杂结构的类型统计的是 元素个数，不能直观的看出 value 占用字节数，所以 --bigkeys 对分析 string 类型的大 key 是有用的，而复杂结构的类型还需要一些第三方工具。（ 元素个数少，不一定 value 不大；元素个数多，也不一定 value 就大）

root@vm1:~# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "password" --bigkeys #　--bigkeys　是以 scan 延迟计算的方式扫描所有 key，因此执行过程中不会阻塞 redis，但实例存在 大量的 keys 时，命令执行的时间会很长，这种情况建议在 slave 上扫描。

[张松鹤 > Redis 大 key 问题总结 > image2021-8-25_11-29-50.png]

主要就是 summary 部分的信息：

该实例一共 有 52992 个 key，总占用内存空间： bytes is 1470203；
 
list 类型 有 15 个 key，最大的 key 是 user_concurrency_260468，该 key 有 153462 个元素；  list 类型的 key 占了 00.03%，平均大小 10232.67 Bytes
 
hash  类型  有 11485 个 key，最大的 key 是 'account_source_node_group_rel_236129' ，这个 key 有三个字段
 
string 类型 最大的 key 是 'cclive::dirtyword::accounts::join::6634678BEDA5BB7D' 占用内存空间  has 157374 bytes
 
set 类型 最大的 key 是 live_room_version' has 10 members
 
streams 类型是开源版本 5.0支持的新的数据类型，pub/sub 类型的增强版
 
# 备注：–-bigkeys  其实就是找出类型中最大的 key，最大的 key 不一定是大 key，最大的 key 都不超过 10kb 的话，说明不存在大 key。但某种类型如果存在较多的大key (>10kb)，只会统计 top1 的那个 key，如果要统计所有大于 10kb 的 key，需要用第三方工具 扫描  rdb 持久化文件。

–-bigkeys 统计能直观的看出 string 类型 value 的大小，非 string 类型通常有以下两种方式统计：

（1） Redis 4.0 以后的版本：支持 了 memory 命令查看 key 的大小

       root@vm1:~# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "password"
 
         127.0.0.1:6379> MEMORY USAGE cclive::dirtyword::accounts::join::6634678BEDA5BB7D
 
          (integer) 157481
 
         127.0.0.1:6379> MEMORY USAGE user_concurrency_260468
 
          (integer) 312583
 
      # memory  命令统计的是一个预估值。从  string 类型的 user_concurrency_260468 结果看 ：  memory 命令统计的是 157481 ， –-bigkeys  summary 统计的是 157374 bytes

（2）Rdbtools 工具包： Rdbtools 是 python写的 一个第三方开源工具，用来解析 Redis 快照文件。除了解析 rdb 文件，还提供了 统计单个 key 大小的工具。

       安装：
       git clone https://github.com/sripathikrishnan/redis-rdb-tools
       cd redis-rdb-tools sudo && python setup.py install
 
       redis-memory-for-key  单 key 统计工具：(  –-bigkeys 统计结果里找到 list key  top1:  user_concurrency_260468  )
       root@vm1:~# redis-memory-for-key -s 127.0.0.1 -p 6379 -a "password" user_concurrency_260468
        [张松鹤 > Redis 大 key 问题总结 > image2021-8-25_14-30-16.png]
         # list  类型 的  user_concurrency_260468  , 153490 个 items 占用  Bytes 309250， 300kb。数据结构：quicklist
 
Rdbtools  第三方开源工具包
 
从 dump.rdb 快照文件统计（bgsave）：  将所有 > 10kb 的 key 输出到一个 csv 文件
root@vm1:~# rdb dump.rdb -c memory --bytes 10240 -f live_redis.csv   
 
[张松鹤 > Redis 大 key 问题总结 > image2021-8-25_15-6-17.png] 

3. 如何优雅的删除 大 key ？

4.0 以前 string，list，set，hash 不同数据类型的大 key，删除方式有所不同。一般有两种情况：del 命令删除单个很大的 key 和 del 批量删除 大 key。直接 del 命令 粗暴的 删大 key 容易造成 redis 线程阻塞。4.0 以前要优雅的删除就是针对不同的类型 写脚本，拆分链表，hash 表，分批删除。

4.0 版本以后官方对 删 大key 有了特别优化，支持了 lazy free 功能， 通常不需要开发脚本就可以删。

4.0 以后如何优雅的删除大 key：

（1） 主动删除大 key

127.0.0.1:6379> UNLINK mykey
 
unlink 命令是  del 的异步版本，由 Lazyfree 机制实现。Lazyfree 机制的原理是在删除的时候只进行逻辑删除，把 key 释放操作放在 bio (Background I/O)单独的子线程中惰性处理，减少删除大 key 对 redis 主线程的阻塞，有效地避免因删除大key带来的性能问题。unlink 即使在批量删除 大 key 时，也不会对阻塞造成阻塞。

（2）被动删除大 key

被动删除是指 Redis 自身的 key 清除策略，一个 大 key 过期或者被淘汰时，如何被清除，会不会导致阻塞？ 4.0 以前自动清除是有可能阻塞主线程的。

4.0 以后的版本，被动删除策略是可选的配置参数，允许 以 Lazyfree 的方式清除。但是参数默认是关闭的。

补充：Redis key 淘汰策略 和 key 清除策略 （被动删除场景）

Redis 内存不够时 key 的淘汰策略 ，即超过了 maxmemory 的配置：

    配置参数  maxmemory-policy =volatile-lru 
 
noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，移除最近最少使用的key。
allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，随机移除某个key。用数据丢失的风险。
volatile-lru：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，移除最近最少使用的 key。  建议配置的策略
volatile-random：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，随机移除某个 key。 不管你过期不过期。
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，有更早过期时间的 key 优先移除。
 
  Redis key 淘汰时的 清除策略：（淘汰策略 和 淘汰清除策略是两码事：淘汰策略决定了要淘汰谁，清除策略是我要如何清除淘汰的 key )

（1）惰性删除：（建议开启惰性清除策略 ）

      ttl 过期的 key，不会立刻被清除，而是等下次访问时，判断过期了再自动清除。惰性删除避免了 cpu 要不停去轮询去主动发现哪个key 过期了节省了一定的 cpu 资源。配置 Lazyfree 机制惰性清除过期 key: lazyfree-lazy-expire on   （淘汰数据时，是否启用 Lazyfree）
 
      redis 内存使用达到maxmeory时，并设置了淘汰策略，在被动淘汰 key 时，开启 lazyfree异步清除机制: lazyfree-lazy-eviction on  （驱逐数据时，是否启用 Lazyfree）
 
      服务端被动清除某个 key 时，开启lazyfree异步清除机制: lazyfree-lazy-server-del on  （隐式删除服务器数据时，是否启用 Lazyfree）

（2）定时删除：( redis 默认策略 )

     redis 默认是每隔 100ms 就随机抽取一些设置了过期时间的 key，检查其是否过期，如果过期就删除。之所以是随机抽取，是为了避免Key过多，如果全量检查，会影响性能。redis不可能是扫描所有的 key去检查过期时间。

总结：

使用 Redis 4.0 以上的版本
 
–-bigkeys 、memory 命令 和  Rdbtools 工具 分析统计实例存在的 大 key
 
 大 key 问题，主动删除无条件使用 UNLINK 异步，被动删除时配置 lazyfree 惰性删除

参考文档：

浅析Redis 4.0新特性之LazyFree： https://zhuanlan.zhihu.com/p/88024764

云数据库Redis开发运维规范 ： https://help.aliyun.com/document_detail/251467.html