Redis 利用Hash存储节约内存
redis系列文章目录
- Redis 利用Hash存储节约内存
- 使用spring-data-redis实现incr自增
- Redis学习笔记（九）redis实现时时直播列表缓存,支持分页[热点数据存储]
- Redis学习笔记（八）redis之lua脚本学习
- Redis学习笔记（七）jedis超时重试机制注意事项
- Redis学习笔记（六）redis实现分布式锁
- Redis学习笔记（五）jedis(JedisCluster)操作Redis集群 redis-cluster
- redis学习笔记（四）缓存与数据库一致性问题
- redis学习笔记（三）数据淘汰策略
- redis学习笔记（二）JedisCluster + redis 3.2.5集群
- redis学习笔记（一）redis3.2.5集群安装与测试
Instagram可以说是网拍App的始祖级应用，也是当前最火热的拍照App之一，Instagram的照片数量已经达到3亿，而在Instagram里，我们需要知道每一张照片的作者是谁，下面就是Instagram团队如何使用Redis来解决这个问题并进行内存优化的。
首先，这个通过图片ID反查用户UID的应用有以下几点需求：
1. 查询速度要足够快 2. 数据要能全部放到内存里，最好是一台EC2的 high-memory 机型就能存储(17GB或者34GB的，68GB的太浪费了) 3. 要合适Instagram现有的架构(Instagram对Redis有一定的使用经验，比如这个应用) 4. 支持持久化，这样在服务器重启后不需要再预热
Instagram的开发者首先否定了数据库存储的方案，他们保持了KISS原则(Keep It Simple and Stupid)，因为这个应用根本用不到数据库的update功能，事务功能和关联查询等等牛X功能，所以不必为这些用不到的功能去选择维护一个数据库。
于是他们选择了Redis，Redis是一个支持持久化的内存数据库，所有的数据都被存储在内存中(忘掉VM吧)，而最简单的实现就是使用Redis的String结构来做一个key-value存储就行了。像这样：
SET media:1155315 939
GET media:1155315
> 939
其中1155315是图片ID，939是用户ID，我们将每一张图片ID为作key，用户uid作为value来存成key-value对。然后他们进行了测试，将数据按上面的方法存储，1,000,000数据会用掉70MB内存，300,000,000张照片就会用掉21GB的内存。对比预算的17GB还是超支了。
其实这里我们可以看到一个优化，我们可以将key值存成纯数字，经过实验，内存占用会降到50MB，总的内存占用是15GB，是满足需求的，但是Instagram后面的改进任然有必要。
于是Instagram的开发者向Redis的开发者之一Pieter Noordhuis询问优化方案，得到的回复是使用Hash结构。具体的做法就是将数据分段，每一段使用一个Hash结构存储，由于Hash结构会在单个Hash元素在不足一定数量时进行压缩存储，所以可以大量节约内存。这一点在上面的String结构里是不存在的。而这个一定数量是由配置文件中的hash-zipmap-max-entries参数来控制的。经过开发者们的实验，将hash-zipmap-max-entries设置为1000时，性能比较好，超过1000后HSET命令就会导致CPU消耗变得非常大。
于是他们改变了方案，将数据存成如下结构：
HSET "mediabucket:1155" "1155315" "939"
HGET "mediabucket:1155" "1155315"
> "939"
通过取7位的图片ID的前四位为Hash结构的key值，保证了每个Hash内部只包含3位的key，也就是1000个。
再做一次实验，结果是每1,000,000个key只消耗了16MB的内存。总内存使用也降到了5GB，满足了应用需求。
同样的，这里我们还是可以再进行优化，首先是将Hash结构的key值变成纯数字，其次是将Hash结构中的key值变成三位数，如下所示。经过实验，内存占用量会降到10MB，总内存占用为3GB
HSET "1155" "315" "939"
HGET "1155" "315"
> "939"
优化无止境，只要肯琢磨。希望你在使用存储产品时也能如此爱惜内存。
附上String和Hash存储的比较
存储对象User String存储方式：
SET media:1155315 939
GET media:1155315
> 939
String结构存储该对象
存储量 使用内存(KB) 使用时间(毫秒) 使用cpu
100 30.72 2983
100 30.72 1224
100 40.96 2638
100 40.96 1543
100 40.96 3335
4487 1934.62 21760 0.05
4487 1934.59 21732 0.05
Hash结构存储该对象
HSET "mediabucket:1155" "1155315" "939"
HGET "mediabucket:1155" "1155315"
> "939"
存储量 使用内存(KB) 使用时间(毫秒) 使用cpu
100 367.76 454
100 37.37 458
100 50.50 461
100 40.44 467
100 35.50 489
4487 1805.1 21729 0.06
4487 1844.23 21712 0.05
4487 1844.23 21778
Hash结构继续优化
类似
HSET "1155" "315" "939"
HGET "1155" "315"
> "939"
存储量 使用内存(KB) 使用时间(毫秒) 使用cpu
100 367.76 454
100 37.37 458
100 50.50 461
100 40.44 467
100 35.50 489
4487 1803.29 21879 0.06
4487 1842.43 21931 0.05
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