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瞬时高并发(秒杀/活动)Redis方案(转载)

Tags: redis
1,Redis
  • 丰富的数据结构(Data Structures)
    • 字符串(String)
      • Redis字符串能包含 任意类型的数据
      • 一个字符串类型的值最多能存储 512M字节的内容
      • 利用 INCR命令簇INCR, DECR, INCRBY)来把字符串当作 原子计数器使用
      • 使用 APPEND命令在字符串后添加内容
    • 列表(List)
      • Redis列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序
      • 你可以添加一个元素到列表的 头部(左边:LPUSH)或者 尾部(右边:RPUSH)
      • 一个列表最多可以包含232-1个元素(4294967295,每个表超过 40亿个元素
      • 在社交网络中建立一个时间线模型,使用 LPUSH去添加 新的元素用户时间线中,使用 LRANGE去检索一些 最近插入的条目
      • 你可以同时使用 LPUSHLTRIM去创建一个 永远不会超过指定元素数目列表并同时记住 最后的N个元素
      • 列表可以用来当作 消息传递基元(primitive),例如,众所周知的用来创建后台任务的Resque Ruby库
    • 集合(Set)
      • Redis集合是一个 无序的, 不允许相同成员存在的字符串合集( Uniq操作,获取某段时间所有数据 排重值
      • 支持一些服务端的命令从现有的集合出发去进行 集合运算,如合并( 并集:union),求交( 交集:intersection), 差集, 找出不同元素的操作(共同好友、二度好友)
      • 用集合跟踪一个独特的事。想要知道所有访问某个博客文章的独立IP?只要每次都用SADD来处理一个页面访问。那么你可以肯定重复的IP是不会插入的( 利用 唯一性,可以 统计访问网站的所有独立IP
      • Redis集合能很好的表示 关系。你可以创建一个tagging系统,然后用集合来代表单个tag。接下来你可以用SADD命令把所有拥有tag的对象的所有ID添加进集合,这样来表示这个特定的tag。如果你想要同时有3个不同tag的所有对象的所有ID,那么你需要使用 SINTER
      • 使用 SPOP或者 SRANDMEMBER命令 随机地获取元素
    • 哈希(Hashes)
      • Redis Hashes是字符串字段和字符串值之间的映射
      • 尽管Hashes主要用来表示对象,但它们也能够 存储许多元素
    • 有序集合(Sorted Sets)
      • Redis有序集合和Redis集合类似,是 不包含相同字符串的合集
      • 每个有序集合的成员都 关联着一个评分,这个评分用于把有序集合中的成员按最低分到最高分排列( 排行榜应用,取TOP N操作
      • 使用有序集合,你可以非常快地(O(log(N)))完成添加,删除和更新元素的操作
      • 元素是在插入时就排好序的,所以很快地通过 评分(score)或者 位次(position)获得一个 范围的元素(需要 精准设定过期时间的应用)
      • 轻易地访问任何你需要的东西:  有序的元素快速的存在性测试快速访问集合中间元素
      • 在一个 巨型在线游戏中建立一个 排行榜,每当有新的记录产生时,使用 ZADD 来更新它。你可以用 ZRANGE轻松地获取 排名靠前的用户, 你也可以提供一个用户名,然后用 ZRANK获取他在 排行榜中的名次。 同时使用 ZRANKZRANGE你可以获得与指定用户有相同分数的用户名单。 所有这些操作都非常迅速
      • 有序集合通常用来 索引存储在Redis中的数据。 例如:如果你有很多的hash来表示用户,那么你可以使用一个有序集合,这个集合的年龄字段用来当作评分,用户ID当作值。用 ZRANGEBYSCORE可以简单快速地检索到 给定年龄段的所有用户
  • 复制(Replication, Redis复制很简单易用,它通过配置允许slave Redis Servers或者Master Servers的复制品)
    • 一个Master可以有 多个Slaves
    • Slaves能 通过接口其他slave的链接,除了可以接受同一个master下面slaves的链接以外,还可以接受同一个结构图中的其他slaves的链接
    • redis 复制是在 master段非阻塞的,这就意味着master在同一个或多个slave端 执行同步的时候还可以 接受查询
    • 复制slave端也是非阻塞的,假设你在redis.conf中配置redis这个功能,当slave在执行的新的同步时,它仍可以用旧的数据信息来提供查询,否则,你可以配置当redis slaves去master失去联系是,slave会给发送一个客户端错误
    • 为了有多个slaves可以做只读查询, 复制可以重复2次,甚至多次,具有 可扩展性(例如:slaves对话与重复的排序操作,有多份数据冗余就相对简单了)
    • 他可以利用 复制去避免在master端保存数据,只要对master端redis.conf进行配置,就可以避免保存(所有的保存操作),然后通过slave的链接,来实时的保存在slave端
  • LRU过期处理(Eviction)
    • EVAL 和 EVALSHA 命令是从 Redis 2.6.0 版本开始的,使用内置的 Lua 解释器,可以对 Lua 脚本进行求值
    • Redis 使用 单个 Lua 解释器去运行所有脚本,并且, Redis 也保证脚本会以 原子性(atomic)的方式执行:  当某个脚本正在运行的时候,不会有其他脚本或 Redis 命令被执行。 这和使用 MULTI / EXEC  包围的事务很类似。 在其他别的客户端看来,脚本的效果(effect)要么是不可见的(not visible),要么就是已完成的(already completed)
    • LRU过期处理(Eviction)
      • Redis允许为每一个key设置不同的 过期时间,当它们到期时将自动从服务器上删除(EXPIRE)
  • 事务
    • MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和  WATCH 是 Redis  事务的基础
    • 事务是一个 单独的隔离操作:事务中的所有 命令都会 序列化、按顺序地执行。事务在 执行的过程中不会被其他客户端发送来的命令请求所打断
    • 事务中的命令要么全部被执行,要么全部都不执行EXEC 命令负责触发并执行事务中的所有命令  
    • Redis 的 Transactions 提供的并 不是严格的 ACID 的事务
    • Transactions 还是提供了基本的 命令打包执行的功能: 可以保证一连串的命令是顺序在一起执行的,中间有会有其它客户端命令插进来执行
    • Redis 还提供了一个  Watch 功能,你可以 对一个 key 进行 Watch,然后再 执行 Transactions,在这过程中,如果这个  Watched 的值进行了修改,那么这个  Transactions 会发现并拒绝执行
  • 数据持久化
    • RDB
      • 特点
        • RDB持久化方式能够在 指定的时间间隔能对你的 数据进行快照存储
      • 优点
        • RDB是一个非常 紧凑的文件,它保存了 某个时间点得数据集,非常 适用于数据集的备份
        • RDB是一个紧凑的单一文件, 非常 适用于灾难恢复
        • RDB在保存RDB文件时父进程唯一需要做的就是 fork出一个子进程,接下来的 工作全部由 子进程来做,父进程不需要再做其他IO操作,所以RDB持久化方式可以 最大化redis的性能
        • 与AOF相比,在 恢复大的数据集的时候, RDB方式会更快一些
      • 缺点
        • 如果你希望在 redis意外停止工作(例如电源中断)的情况下 丢失的数据最少的话,那么 RDB不适合,Redis要完整的 保存整个数据集是一个比较 繁重的工作
        • RDB 需要经常fork子进程来保存数据集到硬盘上,当 数据集比较大的时候, fork的过程是非常耗时的,可能会导致Redis在一些毫秒级内不能响应客户端的请求.如果数据集巨大并且CPU性能不是很好的情况下,这种情况会持续1秒, AOF也需要fork,但是你可以 调节重写日志文件的频率来提高数据集的耐久度
    • AOF
      • 特点
        • AOF持久化方式记录 每次对服务器写的操作
        • redis重启的时候会 优先载入AOF文件恢复原始的数据,因为在通常情况下 AOF文件保存的数据集要比 RDB文件保存的 数据集要完整
      • 优点
        • 使用AOF 会让你的Redis 更加耐久: 你可以使用不同的 fsync策略无fsync,每秒fsync,每次写的时候fsync
        • AOF文件是一个只 进行追加的日志文件,所以不需要写入seek
        • Redis 可以在 AOF 文件体积 变得过大时, 自动地在后台对  AOF 进行重写
        • AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作, 这些写入操作以 Redis 协议的格式保存, 因此  AOF 文件的内容非常 容易被人读懂, 对文件进行 分析(parse)也很轻松。  导出(export) AOF 文件也非常简单
      • 缺点
        • 对于 相同的数据集来说, AOF 文件的体积通常要 大于 RDB 文件的体积
        • 根据所使用的  fsync 策略, AOF 的速度可能会 慢于 RDB
    • 选择
      • 同时使用 两种持久化功能
  • 分布式
    • Redis Cluster (Redis 3版本)
    • Keepalived
      • Master挂了后VIP漂移到SlaveSlave 上 keepalived 通知redis 执行:slaveof no one ,开始提供业务
      • Master起来后VIP 地址不变Masterkeepalived 通知redis 执行slaveof slave IP host ,开始 作为从同步数据
      • 依次类推
    • Twemproxy
      • 快、轻量级、减少后端Cache Server连接数、易配置、支持ketama、modula、random、常用hash 分片算法
      • 对于客户端而言,r edis集群是透明的,客户端简单,遍于动态扩容
      • Proxy为 单点、处理一致性hash时,集群节点 可用性检测不存在脑裂问题
      • 高性能,CPU密集型,而 redis节点集群多CPU资源冗余,可部署在redis节点集群上,不需要额外设备
  • 高可用(HA)
    • Redis Sentinel(redis自带的集群管理工具 )
      • 监控(Monitoring): Redis Sentinel实时监控主服务器和从服务器运行状态
      • 提醒(Notification):当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时, Redis Sentinel 可以向系统管理员发送通知, 也可以通过 API 向其他程序发送通知
      • 自动故障转移(Automatic failover): 当一个主服务器不能正常工作时,Redis Sentinel 可以将一个从服务器升级为主服务器, 并对其他从服务器进行配置,让它们使用新的主服务器。当应用程序连接到 Redis 服务器时, Redis Sentinel会告之新的主服务器地址和端口
    • 单M-S结构
      • 单M-S结构特点是在Master服务器中配置 Master Redis(Redis-1M)和 Master Sentinel(Sentinel-1M)
      • Slave服务器中配置 Slave Redis(Redis-1S)和 Slave Sentinel(Sentinel-1S)
      • 其中  Master Redis可以提供 读写服务,但是 Slave Redis只能提供 只读服务。因此,在业务压力比较大的情况下,可以选择将只读业务放在Slave Redis中进行
    • 双M-S结构
      • 双M-S结构的特点是在 每台服务器上配置一个 Master Redis,同时部署一个 Slave Redis。由两个 Redis Sentinel同时对 4个Redis进行监控两个Master Redis可以同时对应用程序提供 读写服务,即便其中一个服务器出现故障,另一个服务器也可以同时运行两个Master Redis提供读写服务
      • 缺点是 两个Master redis之间无法实现数据共享,不适合存在大量用户数据关联的应用使用
    • 单M-S结构和双M-S结构比较
      • 单M-S结构适用于 不同用户数据存在关联,但 应用可以实现读写分离的业务模式Master主要提供写操作,Slave主要提供读操作,充分利用硬件资源
      • 双(多)M-S结构适用于 用户间不存在或者存在较少的数据关联的业务模式读写效率是单M-S的两(多)倍,但 要求故障时单台服务器能够承担两个Mater Redis的资源需求
  • 发布/订阅(Pub/Sub)
  • 监控:Redis-Monitor
    • 历史redis运行查询: CPU、内存、命中率、请求量、主从切换
    • 实时监控曲线
2,数据类型Redis使用场景
  • String
    •   计数器应用
  • List
    • 最新N个数据的操作
    • 消息队列
    • 删除过滤
    • 实时分析正在发生的情况,用于 数据统计防止垃圾邮件(结合Set)
  • Set
    • Uniqe操作,获取某段时间所有数据 排重值
    • 实时系统,反垃圾系统
    • 共同好友、二度好友
    • 利用 唯一性,可以 统计访问网站的所有 独立 IP
    • 好友推荐的时候,根据 tag  求交集,大于某个 threshold 就可以推荐
  • Hashes
    • 存储、读取、修改用户属性
  • Sorted Set
    • 排行榜应用,取 TOP N操作
    • 需要 精准设定过期时间的应用(时间戳作为Score)
    • 带有 权重的元素,比如一个游戏的用户得分排行榜
    • 过期项目处理,按照时间排序
3,Redis解决秒杀/抢红包等高并发事务活动
  • 秒杀开始前30分钟把秒杀库存从数据库同步到Redis Sorted Set
  • 用户秒杀 库存放入秒杀限制数长度的 Sorted Set
  • 秒杀到 指定秒杀数后, Sorted Set不在接受秒杀请求,并显示返回标识
  • 秒杀活动完全结束后, 同步Redis数据到数据库,秒杀正式结束


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