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Redis流量越来越紧,消耗压力大,其实背后藏着不少空间机会和潜力

(信息来源于某电商平台技术团队在一次内部技术分享会上的讨论记录,以及某位长期从事分布式系统架构的专家在个人技术博客中的分析)

Redis流量越来越大,服务器的消耗和压力与日俱增,这确实是很多成长中的公司都会遇到的头疼事,表面上看,好像是业务量增长了,Redis自然就不够用了,只能想着去加机器、升级配置,用更贵的硬件来扛,但这就像房间乱了东西放不下,第一反应是换个大房子,却忘了先看看现有的房间有没有好好整理,有没有很多角落空间被浪费了,在喊出“扩容”之前,我们往往忽略了自己家里就藏着不少“空间”。

第一个被忽略的角落,就是我们往Redis里塞进去的数据本身,很多时候,为了图省事,我们习惯性地把一整块业务数据,比如一个完整的用户信息对象,直接序列化后当成一个String类型的值存进去,每次读取,不管需不需要,都把整个大对象拉出来;每次更新,哪怕只改其中一个字段,也得把整个对象写回去,这一来一回,网络流量和Redis的内存操作压力无形中翻了好几倍。(某电商平台技术团队分享中提到,他们通过将部分大Value拆分为更细粒度的Hash结构存储,在用户信息缓存场景下,有效减少了超过30%的无谓网络传输和内存修改开销)这就好比去超市买一瓶酱油,却每次都要把整个超市购物车推回家,用完了再推回去,效率极低,如果能像用Hash结构这样,只存取需要的具体字段,就像是只拿着酱油瓶去结账,轻便又高效。

Redis流量越来越紧,消耗压力大,其实背后藏着不少空间机会和潜力

第二个潜力点,在于我们使用Redis的命令是否“精打细算”,Redis提供了非常丰富的命令,但很多时候我们用的还是最基础的GET、SET,有一个存储用户积分的Key,业务上需要频繁地进行增加或减少操作,如果采用先GET到应用端,在内存里计算好新值,再SET回去的方式,一次简单的加减法就变成了两次网络交互,并且在高并发下还会出现数据错乱的问题。(上述技术博客中举例说明,滥用WATCH/MULTI/EXEC事务来处理频繁增减,其性能远不如直接使用INCR/DECR系列原子命令)而Redis原生提供的INCR、DECR、HINCRBY等原子操作命令,直接在Redis服务器端完成计算,一次网络请求就搞定,既保证了原子性,又大幅降低了网络延迟和带宽占用,这就是“好钢用在刀刃上”,用对了命令,事半功倍。

第三个常常被忽视的“空间”,是Redis的过期策略和内存淘汰机制,我们给很多缓存数据设置了过期时间,指望它们能自动失效释放空间,但如果大量Key在同一时刻过期,Redis在清理它们时可能会产生可察觉的延迟抖动,更隐蔽的问题是,如果大量Key永远不过期,或者成了再也用不到的“冷数据”,它们就会一直占据着宝贵的内存,使得有效内存利用率大打折扣。(某社交应用后端团队在复盘一次Redis性能瓶颈时发现,有近40%的已用内存存储的是超过30天未被访问的“僵尸”Key)定期审计和清理这些冷数据,或者对不同的数据设置合理的、错峰的过期时间,就像是给Redis做一次“大扫除”,能立刻释放出可观的内存空间,延缓扩容的需求。

Redis流量越来越紧,消耗压力大,其实背后藏着不少空间机会和潜力

第四个潜力在于架构设计层面,是不是所有的数据、所有的访问模式都必须要打到主Redis实例上?对于一些读多写少、且对数据实时性要求不是百分百苛刻的场景,完全可以建立读写分离的架构。(来源中的电商平台实践了在活动大促期间,将大量的商品信息读请求引流到多个从节点(Replica)上,主节点只负责处理写操作和核心的读请求,成功将主节点的流量负载降低了一半以上)这相当于给主干道修建了分流辅路,有效避免了所有车流都堵在一条路上的窘境,对于不经常变化但又很耗内存的配置类、榜单类数据,甚至可以引入本地缓存(如Guava Cache、Caffeine)作为Redis的前置缓存,形成多级缓存体系,最大程度减少对Redis的访问。

监控和预警是发现这些潜力的“眼睛”,不能等到Redis报警了才去救火,平时就需要密切关注一些关键指标,比如某个业务Key的访问量是否异常高(可能是热点Key问题)、内存增长的速度和具体是哪些类型的Key占用了大部分空间、慢查询日志里有没有频繁出现的低效操作。(多位专家在不同场合均强调,缺乏有效监控的Redis集群,其优化无从谈起)通过这些细致的监控,我们才能精准定位到流量的“水龙头”在哪里开得过大,从而有针对性地进行优化,而不是盲目地换更大的“水箱”。

当感觉Redis快要撑不住的时候,先别急着申请预算买新服务器,不妨静下心来,从数据模型、命令使用、过期策略、架构设计和监控告警这五个方面,像侦探一样仔细审视一下现有的系统,你会发现,很多压力其实是我们自己无意中造成的,而解决之道,往往就隐藏在这些被忽略的细节里,把这些潜力空间挖掘出来,不仅能缓解眼前的压力,更能让整个系统的运行变得更加稳健和高效。