Why Redis 4.0?

摘要： 社區最新GA版本Redis 4.0推出已近一年，阿里雲數據庫Redis 4.0版也上線近半年，以前關於Redis 4.0的系列文章從源碼實現來分析這些新功能，本文旨在從用戶角度出發，讓Redis的用戶可以快速瞭解並使用Redis 4.0帶來的福利。

前言

Redis做爲時下最火爆的NoSQL數據庫以性能強悍、數據結構豐富著稱，同時其成長的腳步也從未中止，自誕生伊始已經歷屢次蛻變不斷推出新功能。

社區最新GA版本Redis 4.0推出已近一年，阿里雲數據庫Redis 4.0版也上線近半年，以前關於Redis 4.0的系列文章從源碼實現來分析這些新功能，本文旨在從用戶角度出發，讓Redis的用戶可以快速瞭解並使用Redis 4.0帶來的福利。

Lazyfree

大key刪除的問題想必不少用戶都遇到過，Redis除string外還支持list、set、hash和sorted set等複雜數據結構，這些數據結構豐富了Redis的用法，可是若是使用不當形成單key體積過大的話就會引發一些問題。

舉個簡單的例子，假如某社交網站有一個大V，有上百萬的粉絲，咱們能夠用set集合類型的數據結構來存儲他的粉絲ID，存儲粉絲集合的key叫作funs好了，咱們來看下粉絲數：

127.0.0.1:6379> SCARD funs

(integer) 6320505

的確是大V，有600多萬的粉絲，可是很不幸的有一天這個大V註銷了，這時就要刪除他的信息，咱們用DEL命令來刪除這個key：

• 小插曲：Redis 4.0擴展了slowlog的返回結果，展現了產生慢日誌的客戶端IP:PORT以便追本溯源。

能夠看到刪除這個動做竟然耗時3秒多，也就意味着這3秒內Redis沒法執行其餘命令，這對於線上業務來說是有傷害的，那麼如何避免刪除大key時的阻塞問題呢？Redis 4.0推出了Lazyfree這一功能，使用UNLINK命令來刪除大key，主線程只負責把key從數據庫中"摘除"，真正的釋放動做放在了BIO後臺線程去作，咱們來看下效果：

能夠看到UNLINK執行很快沒有產生slowlog。

Lazyfree一共有3個命令：

1. UNLINK：異步刪除key
2. FLUSHDB ASYNC：異步清空當前DB
3. FLUSHALL ASYNC：異步清空全部DB

以及4個配置項：

1. lazyfree-lazy-expire：異步刪除過時key
2. lazyfree-lazy-eviction：異步淘汰key
3. lazyfree-lazy-server-del：隱式刪除時採起異步刪除，好比rename a b，若b存在則需刪除b
4. slave-lazy-flush：全量同步時，slave異步清空全部DB

對於源碼實現有興趣的讀者能夠閱讀《Redis 4.0之Lazyfree》。

Lua腳本支持隨機操做

Redis內嵌了Lua環境來支持用戶擴展功能，可是出於數據一致性考慮，要求腳本必須是純函數的形式，也就是說對於一段Lua腳本給定相同的參數，重複執行其結果都是相同的。

爲何要有這個限制呢？緣由是Redis不只僅是單機版的內存數據庫，它還支持主從複製和持久化，執行過的Lua腳本會複製給slave以及持久化到磁盤，若是重複執行獲得結果不一樣，那麼就會出現內存、磁盤、slave之間的數據不一致，在failover或者重啓以後形成數據錯亂影響業務。

仍是以具體例子來看，假設有這麼一段Lua腳本，目的很簡單就是想記錄下當前時間：

這裏使用了Redis的TIME命令來獲取時間戳，而後存儲到名爲now的key中，可是其執行時會報錯：

錯誤提示也很明顯，若是執行過非肯定性命令（也就是TIME，由於時間是隨機的），Redis就不容許執行寫命令，以此來保證數據一致性。那如何才能實現隨機寫入呢？剛纔的錯誤提示也給出了答案，使用redis.replicate_commands()，在執行redis.replicate_commands()以後，Redis就再也不是把整個Lua腳本同步給slave和持久化，而是把腳本中調用Redis的寫命令直接去作複製，那麼slave和持久化也能夠獲得肯定的結果。

腳本修改以下：

再執行就能夠實現隨機寫入了：

基於LFU的熱點key發現機制

LFU是Redis 4.0新增的一類內存逐出策略，提供了更精確的內存淘汰算法，其本質是記錄了一段時間內key的訪問頻率，同時也帶來了額外的福利就是熱點key的發現。

LFU簡單來說就是用0-255來表示key的訪問頻率，值越大說明訪問頻率越高，而且這裏對頻率的計數採用的是基於對數的機率增加，LFU爲255能夠表明100W次的訪問，關於LFU的實現有興趣的讀者能夠參考《Redis 4.0之基於LFU的熱點key發現機制》。

使用OBJECT FREQ命令便可獲取指定key的訪問頻率，不過須要首先把內存逐出策略設置爲allkeys-lfu或者volatile-lfu：

使用scan命令遍歷全部key，再經過OBJECT FREQ獲取訪問頻率並排序，便可獲得熱點key。爲了方便用戶使用，Redis自帶的客戶端redis-cli也提供了熱點key發現功能，執行redis-cli時加上--hotkeys選項便可，示例以下：

MEMORY內存分析命令

分析內存能夠優化Redis的使用方式，全新的MEMORY命令能夠幫助用戶來實現這一操做。

MEMORY命令一共有5個子命令，能夠經過MEMORY HELP來查看：

關於各個子命令的詳細使用方式能夠參考《Redis 4.0之MEMORY命令詳解》。

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