Redis--20--大Key问题解析

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大Key问题

大Key并不直接导致系统问题，但其潜在影响和风险非常显著，尤其在生产环境中。

1.什么是 Redis 大 Key？

在 Redis 中，大 Key 是指单个键值对的数据量非常大，可能包含大量数据。

Redis大Key是指单个Key对应的数据量过大，占用过多的内存或导致操作耗时较长的现象。大Key可以是以下几种常见数据类型中的任意一种：

• String类型：单个字符串的长度过大。
• List类型：包含大量元素的列表。
• Hash类型：存储大量字段的哈希表。
• Set或ZSet类型：存储大量成员的集合或有序集合。

数值参考

2. Redis大Key的危害

• 性能瓶颈：对大Key的读写操作可能占用过多的CPU资源，导致其他操作延迟。

• 阻塞问题：一次性删除大Key或迁移大Key时，Redis可能出现阻塞，从而影响整个服务。

• 内存压力：大Key会占用大量内存，增加内存碎片化的风险，并可能触发Redis的内存淘汰机制。

• 恢复缓慢：当需要从快照（RDB）或日志（AOF）中加载数据时，大Key会显著延长恢复时间。

具体

1. 对Redis的请求变慢。
2. Redis内存不断变大引发OOM，或达到maxmemory值引发写阻塞或重要Key被逐出。
3. Redis Cluster中的某个node内存远超其余node。
4. 由于对大key的请求很慢，容易造成请求的阻塞，在分布式架构下容易造成服务雪崩。
5. 删除一个大Key很耗时，容易造成主结点阻塞，从而主从切换。

3.大key、热key的产生原因：

• 存放不合理，存储了不适合存放在内存中的数据，如用key存放音频视频这一类大体积二进制文件（大key）。
• 设计不合理，造成个别key中成员过多。（大key）。
• 未定期清理数据，没有设置过期时间，造成了如hash类型中key中的成员不断增加。
• 流量陡增，如出现某款爆款商品等（热key）。
• bug，代码的业务逻辑上对key的成员只增不减也未设置过期时间。

4.为什么需要关注大Key问题？

在生产环境中，Redis被广泛用作缓存和数据库，如果忽略大Key问题，可能导致以下后果：

1. 线上事故频发：由于Redis本身是单线程模型，大Key的操作会阻塞主线程，影响所有客户端请求。
2. 业务中断：高延迟甚至不可用的情况会对业务造成直接损失。
3. 运维复杂度增加：需要额外的监控和排查，增加了运维负担。

Redis大Key引发的线上事故场景

1. 常见事故场景描述

1.1 操作大Key导致Redis阻塞

• Redis是单线程执行命令的，在操作大Key（如读取、更新或删除）时，单次命令可能需要较长时间完成，阻塞其他客户端请求。
• 例如：使用DEL删除一个包含数百万元素的List或Set时，操作可能耗时几秒甚至更久，导致其他请求无法响应。

1.2 大Key迁移时的性能问题

• 在Redis进行主从同步或数据迁移时，大Key的传输会占用大量带宽和时间。
  如果迁移操作与正常业务请求同时进行，可能导致Redis服务性能大幅下降，甚至引发业务中断。

1.3 慢查询和超时的影响

• 对大Key执行复杂操作（如LRANGE、HGETALL、ZRANGEBYSCORE）时，操作时间会随着数据量的增长线性甚至指数级增加，可能触发慢查询或请求超时。
• 例如：一次性从一个包含百万条数据的List中获取范围数据，容易导致应用程序响应缓慢。

2. 事故表现及影响

2.1 业务卡顿

• 用户请求无法及时得到响应，表现为接口延迟增加甚至超时。
• 对于高并发场景，这种情况会进一步放大，导致更多请求堆积。

2.2 系统不可用

• 阻塞问题可能让整个Redis实例无法响应请求，导致相关业务完全瘫痪。
• 如果Redis作为缓存使用，缓存不可用会给后端数据库带来极大压力，可能进一步引发数据库瓶颈。

2.3 难以快速恢复

• 在线上恢复过程中，删除或迁移大Key会进一步延长恢复时间。
• 大Key也会导致Redis内存碎片增加，可能需要触发MEMORY FRAGMENTATION的手动优化，进一步增加停机时间。