Redis--位图BitMap
一、BitMap是什么
通过一个bit位来表示某个元素对应的值或者状态,其中的key就是对应元素本身,value对应0或1,我们知道8个bit可以组成一个Byte,所以bitmap本身会极大的节省储存空间。
二、Redis中的BitMap
Redis从2.2.0版本开始新增了setbit、
getbit、
bitcount
等几个bitmap相关命令。虽然是新命令,但是并没有新增新的数据类型,因为setbit
等命令只不过是在set
上的扩展。
Redis的bitmap让我们可以实时的进行统计,并且极其节省空间。在模拟1亿2千8百万用户的模拟环境下,在一台MacBookPro上,典型的统计如“日用户数”(dailyunique users) 的时间消耗小于50ms, 占用16MB内存。
Bitmap是一串连续的2进制数字(0或1),每一位所在的位置为偏移(offset),在bitmap上可执行AND,OR,XOR以及其它位操作。
三、Redis中的命令
1、setbit
语法:setbit key offset value
描述:
对key所储存的字符串值,设置或清除指定偏移量上的位(bit)。
位的设置或清除取决于 value
参数,可以是 0
也可以是 1
。
当 key
不存在时,自动生成一个新的字符串值。
字符串会进行伸展(grown)以确保它可以将 value
保存在指定的偏移量上。当字符串值进行伸展时,空白位置以 0
填充。
注意:
offset
参数必须大于或等于 0
,小于 2^32 (bit 映射被限制在 512 MB 之内)。
因为 Redis 字符串的大小被限制在 512 兆(megabytes)以内, 所以用户能够使用的最大偏移量为 2^29-1(536870911) , 如果你需要使用比这更大的空间, 请使用多个 key。
当生成一个很长的字符串时, Redis 需要分配内存空间, 该操作有时候可能会造成服务器阻塞(block)。 在2010年出产的Macbook Pro上, 设置偏移量为 536870911(512MB 内存分配)将耗费约 300 毫秒, 设置偏移量为 134217728(128MB 内存分配)将耗费约 80 毫秒, 设置偏移量 33554432(32MB 内存分配)将耗费约 30 毫秒, 设置偏移量为 8388608(8MB 内存分配)将耗费约 8 毫秒。
2、getbit
语法:getbit key offset
描述:
对 key
所储存的字符串值,获取指定偏移量上的位(bit)。
当 offset
比字符串值的长度大,或者 key
不存在时,返回 0
3、bitcount
语法:bitcount key [start] [end]
返回值:被设置为 1
的位的数量
描述:
计算给定字符串中,被设置为 1
的比特位的数量
一般情况下,给定的整个字符串都会被进行计数,通过指定额外的 start
或 end
参数,可以让计数只在特定的位上进行。
start
和 end
参数的设置和 GETRANGE key start end 命令类似,都可以使用负数值: 比如 -1
表示最后一个字节, -2
表示倒数第二个字节,以此类推。
不存在的 key
被当成是空字符串来处理,因此对一个不存在的 key
进行 BITCOUNT
操作,结果为 0
。
4、bitpos
5、bitop
语法:bitop operation destkey key [key ...]
operation
可以是 AND
、 OR
、 NOT
、 XOR
这四种操作中的任意一种:
BITOP AND destkey key [key ...]
,对一个或多个key
求逻辑并,并将结果保存到destkey
。BITOP OR destkey key [key ...]
,对一个或多个key
求逻辑或,并将结果保存到destkey
。BITOP XOR destkey key [key ...]
,对一个或多个key
求逻辑异或,并将结果保存到destkey
。BITOP NOT destkey key
,对给定key
求逻辑非,并将结果保存到destkey
。
除了 NOT
操作之外,其他操作都可以接受一个或多个 key
作为输入。
返回值:保存到 destkey
的字符串的长度,和输入 key
中最长的字符串长度相等
描述:
对一个或多个保存二进制位的字符串 key
进行位元操作,并将结果保存到 destkey
上。
注意:处理不同长度的字符串
当 BITOP 处理不同长度的字符串时,较短的那个字符串所缺少的部分会被看作 0
。
空的 key
也被看作是包含 0
的字符串序列。
6、bitfield
四、应用场景
1、位图计数统计
位图计数统计的是bitmap中值为1的位的个数。位图计数的效率很高,例如,一个bitmap包含10亿个位,90%的位都置为1,在一台MacBook Pro上对其做位图计数需要21.1ms。
例子:日活跃用户
为了统计今日登录的用户数,我们建立了一个bitmap,每一位标识一个用户ID。当某个用户访问我们的网页或执行了某个操作,就在bitmap中把标识此用户的位置为1。
每次用户登录时会执行一次redis.setbit(daily_active_users, user_id, 1)。将bitmap中对应位置的位置为1,时间复杂度是O(1)。统计bitmap结果显示有今天有9个用户登录。Bitmap的key是daily_active_users,它的值是1011110100100101。
因为日活跃用户每天都变化,所以需要每天创建一个新的bitmap。我们简单地把日期添加到key后面,实现了这个功能。例如要统计某一天有多少个用户访问,可以把这个bitmap的key设计为daily_active_users:2019-03-27。当用户访问进来,我们只是简单地在bitmap中把标识这个用户的位置为1,时间复杂度是O(1)。
备注:
Redis原生指令参考 http://redisdoc.com/index.html
Redis python客户端 方法参考 http://redis-py.readthedocs.io/en/latest/#indices-and-tables
转载于:https://www.cnblogs.com/chjxbt/p/10615304.html
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