redis的热key

背景

在 Redis 中,热 key 指的是那些在一段时间内访问频次比较高的键值,具体到业务上,商品的限时抢购、瞬时的新闻热点或某个全局性的资源,都极有可能产生热点 key。

热点 key 的出现可能会对系统的稳定性和可用性造成影响,比如对应节点的网卡带宽被打满,出现丢包重传,请求波动耗时大幅上升,甚至影响到业务的正常使用,引发用户的不满。因此,在日常的工作中,我们需要着重避免这种情况的出现,比如在设计和编码阶段避免引入全局性热 key,或者在设计时考虑热 key 出现时的应对方案。

可能的方案

热点 key 即使我们在设计和开发时已经极力避免,然而在真实的生产环境中还是可能依旧存在的,导致其继续出现的原因有以下几种:

  • 有一些边界 case 没有考虑到
  • 异常或非预期的流量

既然不可能完全避免,我们就需要有一种方法能够在出问题的时候快速定位有没有热 key 以及热 key 具体是啥,来帮助业务快速排障,定位问题的根源。如果要设计定位方案的话,我们可以从 Redis 请求路径上的节点来着手,比如在客户端、中间层和服务端,具体来说如下:

  1. 客户端收集上报改动 Redis SDK,记录每个请求,定时把收集到的数据上报,然后由一个统一的服务进行聚合计算。方案直观简单,但没法适应多语言架构,一方面多语言 SDK 对齐是个问题,另外一方面后期 SDK 的维护升级会面临比较大的困难,成本很高。
  2. 代理层收集上报如果所有的 Redis 请求都经过代理的话,可以考虑改动 Proxy 代码进行收集,思路与客户端基本类似。该方案对使用方完全透明,能够解决客户端 SDK 的语言异构和版本升级问题,不过开发成本会比客户端高些。
  3. Redis 数据定时扫描Redis 在 4.0 版本之后添加了 hotkeys 查找特性[1],可以直接利用 redis-cli --hotkeys 获取当前 keyspace 的热点 key,实现上是通过 scan + object freq 完成的。该方案无需二次开发,能够直接利用现成的工具,但由于需要扫描整个 keyspace,实时性上比较差,另外扫描耗时与 key 的数量正相关,如果 key 的数量比较多,耗时可能会非常长。
  4. Redis 节点抓包解析在可能存在热 key 的节点上(流量倾斜判断),通过 tcpdump 抓取一段时间内的流量并上报,然后由一个外部的程序进行解析、聚合和计算。该方案无需侵入现有的 SDK 或者 Proxy 中间件,开发维护成本可控,但也存在缺点的,具体是热 key 节点的网络流量和系统负载已经比较高了,抓包可能会情况进一步恶化。

Redis 的 Monitor 命令不在考虑之列,原因是开销比较大,单个 monitor 的 client 会降低 50% 的系统吞吐,更多详情见: https://redis.io/commands/monitor

热key的缓存

Redis 6 计划实现 server-assisted client side caching