性能优化

1. 避免慢查询命令

   当发现redis性能变慢的时候，可以通过redis日志，或者是latency monitor工具，查询变慢的请求，根据请求对应的具体命令以及官方文档，确认下是否采用了复杂度高的查询，如果确实存在大量的慢查询命令则优化

   1. 用其他高效的命令替代

      eg：当需要返回一个set中的所有成员时，使用sscan多次迭代返回代替smembers（避免一次返回大量数据，造成线程阻塞）

   2. 当需要执行排序、并集、交集操作时，可以在客户端完成，而不要使用sort、sunion、sinter这些命令，以拖慢redis实例

2. 生产环境禁用keys命令

   keys命令是慢查询命令，因为keys命令需要遍历存储的键值对，所以操作的时延很高，在生产环境使用可能导致redis阻塞

3. keys需要设置过期时间

   redis作为内存数据库，一切的数据都是在内存中，一旦内存占用过大则会大大影响性能。因此需要设置过期时间，这样redis能够定时的删除过期的数据

4. 禁止批量的给keys设置相同的过期时间

   默认情况下，Redis每100毫秒会删除一些过期key

   1. 采样ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP个数的key，并将其中过期的key全部删除

   2. 如果超过25%的key过期了，则重复删除过程，直到过期key的比例降至25%以下

      ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP是redis的一个参数，默认是20，一秒内基本有200个过期key会被删除。这一策略对清除过期key、释放内存空间很有帮助，而且并不会对redis的性能造成太大的影响

      • 但是如果触发了第2条，redis就会一直删除以释放内存空间。删除操作是阻塞的（redis4.0后可以用异步线程机制来减少阻塞影响）所以，一旦该条件触发，redis的线程就会一直执行删除，会导致无法正常呢服务其他键值操作，就会进一步引起其他键值操作的延迟增加，redis就会变慢。

      • 频繁使用带有相同时间参数的EXPIRE命令设置过期key将会触发第2条，这就会导致在一秒内存在大量的keys过期

5. 谨慎选择数据结构

   redis常用的数据结构一共有5种：string、hash、list、set、zset

   1. string：单个的缓存结果，不与其他的KV之间有联系
   2. hash：一个Object包含很多属性，且这些属性需要单独存储。这种情况下如果使用string会占据更多的内存
   3. list：一个Object包含很多数据，且这些数据允许重复、要求有顺序性
   4. set：一个Object包含很多数据，不要求数据有顺序，旦不允许重复
   5. zset：一个Object包含很多数据，且这些数据自身还包含一个权重值，可以利用这个权重值来排序

   扩展类型

   1. HyperLogLog：适用于基数统计，比如PV，UV的统计，存在误差，不适合精确统计
   2. BitMap：适合二值状态的统计，比如签到打卡，要么打卡了，要么未打卡

6. 检查持久化策略

   1. AOF日志：采用文件追加的方式将命令记录在日志中的策略
   2. RDB快照：以快照的方式，将某一时刻的内存数据，以二进制的方式写入磁盘
   3. AOF和RDB混用：结合两种各自的优点，在RDB快照的时间段内使用AOF日志记录这段时间操作的命令，这样一旦发生宕机，将不会丢失两段快照中间的数据

   由于写入磁盘有IO性能瓶颈，因此不是将redis作为数据库的话（可以从后端恢复），建议禁用持久化或者调整持久化策略

7. 采用高速的固态硬盘作为日志写入设备

   由于AOF日志的重写对磁盘的压力较大，可能会阻塞，如果需要使用到持久化，建议使用高速的固态硬盘作为日志写入设备

8. 使用物理机而非虚拟机

   由于虚拟机增加了虚拟化软件层，与物理机相比，虚拟机本身就存在性能的开销

9. 增加机器内存或使用redis集群

   物理机器的内存不足将会导致操作系统内存的swap

   1. 内存swap是操作系统里将内存数据在内存和磁盘间来回换入和换出的机制、涉及到磁盘的读写，所以一旦触发swap，无论是被换入数据的进程，还是被换出数据的进程，其性能都会受到慢速磁盘读写的影响

   2. redis是内存数据库，内存使用量大，如果没有控制好内存的使用量，或者其他内存需求大的应用一起运行了，就可能受到swap的影响，从而导致性能变慢

   3. 正常情况下，redis的操作是直接通过访问内存就能完成，一旦swap被触发了，redis的请求操作需要等到磁盘数据读写完成才行。swap触发后影响的是redis主io线程，这会极大地增加redis的响应时间

      因此增加机器的内存或者使用redis集群能够有效的解决操作系统内存的swap，提高性能

10. 使用Pipeline批量操作数据

    Pipeline（管道技术）是客户端提供的一种批处理技术，用于一次处理多个redis命令，从而提高整个交互的性能

11. 客户端优化使用

    在客户端的使用上除了要尽量使用Pipeline的技术外，还需要注意尽量使用redis连接池，而不是频繁创建和销毁redis连接，这样可以减少网络传输的次数和减少了非必要调用指令

12. 使用分布式架构来增加读写速度

    1. 主从复制

       使用主从同步功能我们可以把写入放在主库上执行，把读功能转移到从服务上，因此就可以在单位时间内处理更多的请求，从而提升redis的整体运行速度

    2. 哨兵模式

       此模式是对主从功能的升级，当主节点奔溃之后，无需人工干预就能自动恢复redis的正常使用

    3. redis cluster集群

       • 通过将数分散存储到多个节点上，来平衡各个节点的负载压力
       • 采用虚拟哈希槽分区，所有的键根据哈希函数映射到0~16383整数槽内，计算公式：slot = CRC16(key) & 16383，每一个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的键值数据，这样redis就可以把读写压力从一台服务器，分散给多台服务器，大大的提高性能

       redis cluster是首选方案，它可以把读写压力自动的分担给更多的服务器，并且具有自动容灾的能力

13. 避免内存碎片

    频繁的新增修改会导致内存碎片增多，因此需要时刻的清理内存碎片

    redis查看内存的使用信息的命令：INFO memory

    • men_fragmentation_ratio：内存碎片率
    • used_memory_rss：操作系统实际分配给redis的物理内存空间
    • used_memory：redis为了保存数据实际申请使用的空间

    当men_fragmentation_ratio大于1.5，这表明内存碎片率已经超过了50%，这个时候需要采取一些措施来降低内存碎片率