Redis5.0支持的新功能有哪些

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Redis5.0支持的新特性說(shuō)明  文章來(lái)自華為云幫助中心
DCS的Redis5.x版本繼承了4.x版本的所有功能增強(qiáng)以及新的命令，同時(shí)還兼容開(kāi)源Redis5.x版本的新增特性。

Stream數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Stream是Redis 5.0引入的一種新數(shù)據(jù)類型，它是一個(gè)全新的支持多播的可持久化消息隊(duì)列。

點(diǎn)擊下方鏈接，可以了解更多詳情。

https://www.huaweicloud.com/product/dcs.html

Redis Stream的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-1所示，它是一個(gè)可持久化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用一個(gè)消息鏈表，將所有加入進(jìn)來(lái)的消息都串起來(lái)。

Stream數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有以下特性：

Stream中可以有多個(gè)消費(fèi)者組。
每個(gè)消費(fèi)組都含有一個(gè)Last_delivered_id，指向消費(fèi)組當(dāng)前已消費(fèi)的最后一個(gè)元素（消息）。
每個(gè)消費(fèi)組可以含有多個(gè)消費(fèi)者對(duì)象，消費(fèi)者共享消費(fèi)組中的Last_delivered_id，相同消費(fèi)組內(nèi)的消費(fèi)者存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，即一個(gè)元素只能被其中一個(gè)消費(fèi)者進(jìn)行消費(fèi)。
消費(fèi)者對(duì)象內(nèi)還維持了一個(gè)Pending_ids，Pending_ids記錄已發(fā)送給客戶端，但是還沒(méi)完成ACK（消費(fèi)確認(rèn)）的元素id。
Stream與Redis其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較，見(jiàn)表7-4。
圖1-1 Stream數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖

表1-1 Stream與Redis現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較

Stream

List, Pub/Sub, Zset

獲取元素高效，復(fù)雜度為O(logN)

List獲取元素的復(fù)雜度為O(N)

支持offset，每個(gè)消息元素有唯一id。不會(huì)因?yàn)樾略丶尤牖蛘咂渌靥蕴淖僫d。

List沒(méi)有offset概念，如果有元素被逐出，無(wú)法確定最新的元素

支持消息元素持久化，可以保存到AOF和RDB中。

Pub/Sub不支持持久化消息。

支持消費(fèi)分組

Pub/Sub不支持消費(fèi)分組

支持ACK（消費(fèi)確認(rèn)）

Pub/Sub不支持

Stream性能與消費(fèi)者數(shù)量無(wú)明顯關(guān)系

Pub/Sub性能與客戶端數(shù)量正相關(guān)

允許按時(shí)間線逐出歷史數(shù)據(jù)，支持block，給予radix tree和listpack，內(nèi)存開(kāi)銷少。

Zset不能重復(fù)添加相同元素，不支持逐出和block，內(nèi)存開(kāi)銷大。

不能從中間逐出消息元素。

Zet支持刪除任意元素

Stream相關(guān)命令介紹

接下來(lái)按照使用流程中出現(xiàn)的順序介紹Stream相關(guān)命令。詳細(xì)命令見(jiàn)表7-5

首先使用XADD添加流元素，即創(chuàng)建Stream，添加流元素時(shí)可指定消息數(shù)量最大保存范圍。
然后通過(guò)XGROUP創(chuàng)建消費(fèi)者組。
消費(fèi)者使用XREADGROUP指令進(jìn)行消費(fèi)。
客戶端消費(fèi)完畢后使用XACK命令確認(rèn)消息已消費(fèi)成功。
圖1-2 Stream相關(guān)命令介紹

表1-2 Stream的詳細(xì)命令

命令

說(shuō)明

語(yǔ)法

XACK

從流的消費(fèi)者組的待處理?xiàng)l目列表（簡(jiǎn)稱PEL）中刪除一條或多條消息。

XACK key group ID [ID ...]

XADD

將指定的流條目追加到指定key的流中。 如果key不存在，作為運(yùn)行這個(gè)命令的副作用，將使用流的條目自動(dòng)創(chuàng)建key。

XADD key ID field string [field string ...]

XCLATM

在流的消費(fèi)者組上下文中，此命令改變待處理消息的所有權(quán)， 因此新的所有者是在命令參數(shù)中指定的消費(fèi)者。

XCLAIM key group consumer min-idle-time ID [ID ...] [IDLE ms] [TIME ms-unix-time] [RETRYCOUNT count] [FORCE] [JUSTID]

XDEL

從指定流中移除指定的條目，并返回成功刪除的條目的數(shù)量，在傳遞的ID不存在的情況下， 返回的數(shù)量可能與傳遞的ID數(shù)量不同。

XDEL key ID [ID ...]

XGROUP

該命令用于管理流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的消費(fèi)者組。使用XGROUP你可以：

l  創(chuàng)建與流關(guān)聯(lián)的新消費(fèi)者組。

l  銷毀一個(gè)消費(fèi)者組。

l  從消費(fèi)者組中移除指定的消費(fèi)者。

l  將消費(fèi)者組的最后交付ID設(shè)置為其他內(nèi)容。

XGROUP [CREATE key groupname id-or-$] [SETID key id-or-$] [DESTROY key groupname] [DELCONSUMER key groupname consumername]

XINFO

檢索關(guān)于流和關(guān)聯(lián)的消費(fèi)者組的不同的信息。

XINFO [CONSUMERS key groupname] key key [HELP]

XLEN

返回流中的條目數(shù)。如果指定的key不存在，則此命令返回0，就好像該流為空。

XLEN key

XPENDING

通過(guò)消費(fèi)者組從流中獲取數(shù)據(jù)。檢查待處理消息列表的接口，用于觀察和了解消費(fèi)者組中哪些客戶端是活躍的，哪些消息在等待消費(fèi)，或者查看是否有空閑的消息。

XPENDING key group [start end count] [consumer]

XRANGE

返回流中滿足給定ID范圍的條目。

XRANGE key start end [COUNT count]

XREAD

從一個(gè)或者多個(gè)流中讀取數(shù)據(jù)，僅返回ID大于調(diào)用者報(bào)告的最后接收ID的條目。

XREAD [COUNT count] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]

XREADGROUP

XREAD命令的特殊版本，指定消費(fèi)者組進(jìn)行讀取。

XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key ...] ID [ID ...]

XREVRANGE

與XRANGE相同，但顯著的區(qū)別是以相反的順序返回條目，并以相反的順序獲取開(kāi)始-結(jié)束參數(shù)

XREVRANGE key end start [COUNT count]

XTRIM

XTRIM將流裁剪為指定數(shù)量的項(xiàng)目，如有需要，將驅(qū)逐舊的項(xiàng)目（ID較小的項(xiàng)目）。

XTRIM key MAXLEN [~] count

消息（流元素）消費(fèi)確認(rèn)

Stream與相比Pub/Sub，不僅增加消費(fèi)分組模式，還支持消息消費(fèi)確認(rèn)。

當(dāng)一條消息被某個(gè)消費(fèi)者調(diào)用XREADGROUP命令讀取或調(diào)用XCLAIM命令接管的時(shí)候， 服務(wù)器尚不確定它是否至少被處理了一次。 因此，一旦消費(fèi)者成功處理完一條消息，它應(yīng)該調(diào)用XACK知會(huì)Stream，這樣這個(gè)消息就不會(huì)被再次處理， 同時(shí)關(guān)于此消息的PEL（pending_ids）條目也會(huì)被清除，從Redis服務(wù)器釋放內(nèi)存。

某些情況下，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問(wèn)題等，客戶端消費(fèi)完畢后沒(méi)有調(diào)用XACK，這時(shí)候PEL內(nèi)會(huì)保留對(duì)應(yīng)的元素ID。待客戶端重新連上后，XREADGROUP的起始消息ID建議設(shè)置為0-0，表示讀取所有的PEL消息及自last_id之后的消息。同時(shí)，消費(fèi)者消費(fèi)消息時(shí)需要能夠支持消息重復(fù)傳遞。

圖1-3 ACK機(jī)制解讀

內(nèi)存使用優(yōu)化

Redis5.x在上一版本基礎(chǔ)上，在內(nèi)存使用上做了進(jìn)一步優(yōu)化。

l   主動(dòng)碎片整理

當(dāng)key被頻繁修改，value長(zhǎng)度不斷變化時(shí)，Redis會(huì)為key分配新的內(nèi)存空間。由于Redis追求高性能，實(shí)現(xiàn)了自己的內(nèi)存分配器來(lái)管理內(nèi)存，因此并不會(huì)將原有內(nèi)存釋放給OS，從而導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)存碎片。當(dāng)used_memory_rss/used_memory高于1.5，一般認(rèn)為內(nèi)存碎片占比過(guò)高，內(nèi)存利用率低。

因此，合理規(guī)劃和使用緩存數(shù)據(jù)，規(guī)范數(shù)據(jù)寫(xiě)入，有助于減少內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。

Redis3.x及以下：可以通過(guò)定期重啟服務(wù)解決內(nèi)存碎片問(wèn)題。建議實(shí)際緩存數(shù)據(jù)不超過(guò)配置可用內(nèi)存的50%。

Redis4.x：支持主動(dòng)整理內(nèi)存碎片，服務(wù)在運(yùn)行期間進(jìn)行自動(dòng)內(nèi)存碎片清理。同時(shí)Redis4.x支持通過(guò)memory purge命令手動(dòng)清理內(nèi)存碎片。

Redis5.0：增強(qiáng)版主動(dòng)碎片整理，配合Jemalloc版本更新，更快更智能，延時(shí)更低。

l   HyperLogLog算法優(yōu)化

HyperLogLog是一種基數(shù)計(jì)數(shù)方法，使用少量的內(nèi)存空間完成海量數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，在Redis5.0中，HyperLogLog算法得到改進(jìn)，優(yōu)化了計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)的內(nèi)存使用效率。

舉個(gè)例子：B樹(shù)計(jì)數(shù)效率非常高，但是內(nèi)存消耗也比較多。而HyperLogLog可節(jié)省大量存儲(chǔ)空間。當(dāng)B樹(shù)需要1M內(nèi)存統(tǒng)計(jì)，HyperLogLog只需要1kb。

l   內(nèi)存信息統(tǒng)計(jì)報(bào)告能力增強(qiáng)

INFO命令返回信息更加詳實(shí)。

命令新增和優(yōu)化

客戶端管理增強(qiáng)
?           Redis-cli支持集群管理

在Redis4.x以及之前版本，需要安裝redis-trib模塊，管理集群。

Redis5.0對(duì)Redis-cli做了優(yōu)化，集成了集群的所有管理功能。具體使用可以通過(guò)命令redis-cli --cluster help查看幫助信息。

?           優(yōu)化客戶端在頻繁連接與中斷場(chǎng)景下的性能

當(dāng)您的應(yīng)用需要使用短連接時(shí)，這個(gè)優(yōu)化價(jià)值凸顯。

有序集合使用更簡(jiǎn)單
有序集合新增兩個(gè)命令：ZPOPMIN和ZPOPMAX。

?           ZPOPMIN key [count]

刪除并返回有序集合key中的最多count個(gè)具有最低得分的成員。如果返回多個(gè)成員，也會(huì)按照得分高低（value值比較），從低到高排列。

?           ZPOPMAX key [count]

刪除并返回有序集合key中的最多count個(gè)具有最高得分的成員。如果返回多個(gè)成員，也會(huì)按照得分高低（value值比較），從高到低排列。

help增加更多子命令說(shuō)明
支持help直接查看快速使用攻略，你不再需要每次登陸redis.io去查找。例如，命令行輸入stream使用攻略：xinfo help

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127.0.0.1:6379> xinfo help
1) XINFO <subcommand> arg arg ... arg. Subcommands are:
2) CONSUMERS <key> <groupname>  -- Show consumer groups of group <groupname>.
3) GROUPS <key>                 -- Show the stream consumer groups.
4) STREAM <key>                 -- Show information about the stream.
5) HELP                         -- Print this help.
127.0.0.1:6379>

Redis-cli命令輸入提示
Redis-cli在輸入完整的命令后，會(huì)展示參數(shù)提醒，幫助用戶記憶命令語(yǔ)法格式。

如下圖所示，輸入zadd命令，Redis-cli使用淺顏色字體顯示zadd的語(yǔ)法。

RDB支持存儲(chǔ)LFU、LRU

Redis5.0開(kāi)始，RDB快照文件中增加存儲(chǔ)key逐出策略LRU和LFU：

l   FIFO：先進(jìn)先出。最早存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，優(yōu)先被淘汰。

l   LRU：最近最少使用。長(zhǎng)期未使用的數(shù)據(jù)，優(yōu)先被淘汰。

l   LFU：最不經(jīng)常使用。在一段時(shí)間內(nèi)，使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)，優(yōu)先被淘汰。

Redis5.0的RDB文件格式有變化，向下兼容。因此如果使用快照的方式遷移，可以從Redis低版本遷移到Redis5.0，但不能從Redis5.0遷移到低版本。

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