Redis性能优化

1.是否使用复杂度过高的命令

首先，第一步，你需要去查看一下 Redis 的慢日志（slowlog）。

Redis 提供了慢日志命令的统计功能，它记录了有哪些命令在执行时耗时比较久。

查看 Redis 慢日志之前，你需要设置慢日志的阈值。例如，设置慢日志的阈值为 5 毫秒，并且保留最近 500 条慢日志记录：

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
# 命令执行耗时超过 5 微秒，记录慢日志
CONFIG SET slowlog-log-slower-than 5
# 只保留最近 500 条慢日志
CONFIG SET slowlog-max-len 500
#获取最近的 10 条慢查询命令
redis-cli SLOWLOG GET 10

（1）查看日志中是否使用 O(N) 以上复杂度的命令，例如 SORT、SUNION、ZUNIONSTORE 聚合类命令

（2）Redis 一次需要返回给客户端的数据过多，更多时间花费在数据协议的组装和网络传输过程中。

优化：

（1）对于数据的聚合操作，放在客户端做

（2）每次获取尽量少的数据，让 Redis 可以及时处理返回

2. 是否操作 bigkey

如果你查询慢日志发现，并不是复杂度过高的命令导致的，而都是 SET / DEL 这种简单命令出现在慢日志中，那么需要判断实例是否写入了 bigkey

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 --bigkeys -i 1
-------- summary -------
Sampled 829675 keys in the keyspace!
Total key length in bytes is 10059825 (avg len 12.13)
Biggest string found 'key:291880' has 10 bytes
Biggest   list found 'mylist:004' has 40 items
Biggest    set found 'myset:2386' has 38 members
Biggest   hash found 'myhash:3574' has 37 fields
Biggest   zset found 'myzset:2704' has 42 members
36313 strings with 363130 bytes (04.38% of keys, avg size 10.00)
787393 lists with 896540 items (94.90% of keys, avg size 1.14)
1994 sets with 40052 members (00.24% of keys, avg size 20.09)
1990 hashs with 39632 fields (00.24% of keys, avg size 19.92)
1985 zsets with 39750 members (00.24% of keys, avg size 20.03)

3. 数据是否集中过期

当redis中大量数据集中过期时，请求穿透到mysql等关系型数据库，会导致查询速度变慢，从而影响redis响应变慢

在某个时间点突然出现一波延时，其现象表现为：变慢的时间点很有规律，例如某个整点，或者每间隔多久就会发生一波延迟。

优化：

（1）集中过期 key 增加一个随机过期时间，把集中过期的时间打散，降低 Redis 清理过期 key 的压力

# 在过期时间点之后的 5 分钟内随机过期掉
redis.expireat(key, expire_time + random(300))

（2）如果使用的 Redis 是 4.0 以上版本，可以开启 lazy-free 机制，当删除过期 key 时，把释放内存的操作放到后台线程中执行，避免阻塞主线程。

# 释放过期 key 的内存，放到后台线程执行
lazyfree-lazy-expire yes

4. 实例内存是否达到上限

把 Redis 当做纯缓存使用时，通常会给这个实例设置一个内存上限 maxmemory，然后设置一个数据淘汰策略。

当 Redis 内存达到 maxmemory 后，每次写入新的数据之前，Redis 必须先从实例中踢出一部分数据，让整个实例的内存维持在 maxmemory 之下，然后才能把新数据写进来。

这个踢出旧数据的逻辑也是需要消耗时间的，而具体耗时的长短，要取决于你配置的淘汰策略：

• allkeys-lru：不管 key 是否设置了过期，淘汰最近最少访问的 key
• volatile-lru：只淘汰最近最少访问、并设置了过期时间的 key
• allkeys-random：不管 key 是否设置了过期，随机淘汰 key
• volatile-random：只随机淘汰设置了过期时间的 key
• allkeys-ttl：不管 key 是否设置了过期，淘汰即将过期的 key
• noeviction：不淘汰任何 key，实例内存达到 maxmeory 后，再写入新数据直接返回错误
• allkeys-lfu：不管 key 是否设置了过期，淘汰访问频率最低的 key（4.0 + 版本支持）
• volatile-lfu：只淘汰访问频率最低、并设置了过期时间 key（4.0 + 版本支持）

一般最常使用的是 allkeys-lru / volatile-lru 淘汰策略，它们的处理逻辑是，每次从实例中随机取出一批 key（这个数量可配置），然后淘汰一个最少访问的 key，之后把剩下的 key 暂存到一个池子中，继续随机取一批 key，并与之前池子中的 key 比较，再淘汰一个最少访问的 key。以此往复，直到实例内存降到 maxmemory 之下。

需要注意的是，Redis 的淘汰数据的逻辑与删除过期 key 的一样，也是在命令真正执行之前执行的，也就是说它也会增加我们操作 Redis 的延迟，而且，写 OPS 越高，延迟也会越明显。

优化：

（1）淘汰策略改为随机淘汰，随机淘汰比 LRU 要快很多（视业务情况调整）

（2）拆分实例，把淘汰 key 的压力分摊到多个实例上

5. 是否开启了redis持久化

当 Redis 开启了后台 RDB 和 AOF后，在执行时，它们都需要主进程fork出一个子进程进行数据的持久化。主进程在 fork 子进程期间，整个实例阻塞无法处理客户端请求的时间。因此如果此时磁盘的 IO 负载很高，那这个后台线程在执行刷盘操作（fsync 系统调用）时就会被阻塞住。此时的主线程依旧会接收写请求，紧接着，主线程又需要把数据写到文件内存中（write 系统调用），当主线程使用后台子线程执行了一次 fsync，需要再次把新接收的操作记录写回磁盘时，如果主线程发现上一次的 fsync 还没有执行完，那么它就会阻塞。

你可以在 Redis 上执行 INFO 命令，查看 latest_fork_usec 项，单位微秒。

##上一次 fork 耗时，单位微秒
latest_fork_usec:59477

对于AOP，还存在着 AOF rewrite操作，这个过程也会占用大量的磁盘 IO 资源。此外fork 的耗时也与系统也有关，虚拟机比物理机耗时更久。

优化：

（1）当子进程在 AOF rewrite 期间，可以让后台子线程不执行刷盘

# AOF rewrite 期间，AOF 后台子线程不进行刷盘操作
# 相当于在这期间，临时把 appendfsync 设置为了 none
no-appendfsync-on-rewrite yes

（2）把redis创建到真实物理机上，而不是虚拟机

（3）如果只是把redis作为缓存使用，可以关闭RDB 和 AOF持久化功能

（4）尽量不要把redis 和 其他 i/o 使用率高的创建在同一台机器上，让 Redis 运行在独立的机器上。

（5）SSD磁盘要比机械硬盘读写效率高出许多

6. 是否开启了内存大页

如果采用了内存大页，那么，即使客户端请求只修改 100B 的数据，Redis 也需要拷贝 2MB 的大页。相反，如果是常规内存页机制，只用拷贝 4KB。两者相比，你可以看到，当客户端请求修改或新写入数据较多时，内存大页机制将导致大量的拷贝，这就会影响 Redis 正常的访存操作，最终导致性能变慢。

首先，我们要先排查下内存大页。方法是：在 Redis 实例运行的机器上执行如下命令:

$ cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
[always] madvise never

如果执行结果是 always，就表明内存大页机制被启动了；如果是 never，就表示，内存大页机制被禁止。

在实际生产环境中部署时，我建议你不要使用内存大页机制，操作也很简单，只需要执行下面的命令就可以了：

echo never /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

其实，操作系统提供的内存大页机制，其优势是，可以在一定程序上降低应用程序申请内存的次数。

但是对于 Redis 这种对性能和延迟极其敏感的数据库来说，我们希望 Redis 在每次申请内存时，耗时尽量短，所以我不建议你在 Redis 机器上开启这个机制。

7. 最后还要考虑网络及机器配置对 Redis 性能的影响