Redis中Bitmap的使用

优势

1.基于最小的单位bit进行存储，所以非常省空间。 

2.设置时候时间复杂度O(1)、读取时候时间复杂度O(n)，操作是非常快的。 

3.二进制数据的存储，进行相关计算的时候非常快。 

4.方便扩容

限制

redis中bit映射被限制在512MB之内，所以最大是2^32位。建议每个key的位数都控制下，因为读取时候时间复杂度O(n)，越大的串读的时间花销越多。

 

操作命令

setbit key offset value ：对指定的key的value的指定偏移(offset)的位置1或0

GETBIT key offset ： 获取offset设置的值，未设置过默认返回0

BITCOUNT key [start end]  ：统计指定key位置为1的数量

Bit运算，BITOP 支持四种表达式运算:

AND（交集）

OR（并集）

XOR（异或）

NOT（取非）

 

bitmap的使用场景

总的来说就两种，以用户为例子：

 

1.一种是某一用户的横向扩展，即此个key值中记录这当前用户的各种状态值，允许无限扩展(2^32内)

 

点评：这种用法基本上是很少用的，因为每个key携带uid信息，如果存储的key的空间大于value，从空间角度看有一定的优化空间，如果是记录长尾的则可以考虑。

 

2.一种是某一用户的纵向扩展，即每个key只记录当前业务属性的状态，每个uid当作bit位来记录信息(用户超过2^32内需要分片存储)

例如：

1：一个拥有亿级数据量的短视频app，视频存在各种属性(是否加锁、是否特效等等)，需要做各种标记。

2：用户在线状态，只需要一个key，然后用户id为偏移量offset，如果在线就设置为1，不在线就设置为0，3亿用户只需要36MB的空间

3：统计活跃用户，使用时间作为缓存的key，然后用户id为offset，如果当日活跃过就设置为1。之后通过bitOp进行二进制计算算出在某段时间内用户的活跃情况。

 

优化：

1.空间 

redis的bitmap已经是最小单位的存储了，有没有办法对二进制存储的信息再进行压缩呢？进一步省空间？

可以对记录的二进制数据进行压缩。常见的二进制压缩技术都是基于RLE（Run Length Encoding。对于一个很大的Bitmap，如果里边的数据分布很稀疏（说明有很多大片连续的0），采用RLE编码后，占用的空间会比原始的Bitmap小很多。

 

2.时间

redis虽然是在内存操作，但是超过redis指定存储在内存的阀值之后，会被搞到磁盘中。要是进行大范围的计算还需要从磁盘中取出到内存在计算比较耗时，效率也不高，有没有办法尽可能内存中多放一些数据，缩短时间？

采用RLE编码的Bitmap不需要进行解压缩，就可以直接进行AND/OR/XOR等各类计算；因此采用这类压缩技术的Bitmap，加载到内存后还是以压缩的方式存在，从而可以保证计算时候的低内存消耗；而采用word（计算机的字长，64位系统就是64bit）对齐等技术又保证了对CPU资源的高效利用。因此采用这类压缩技术的Bitmap，保持了Bitmap数据结构最重要的一个特性，就是高效的针对每个bit的逻辑运算。

 

常见的压缩技术包括 BBC（有专利保护）,