一文弄懂Redis慢查询

什么是Redis慢查询？

redis的"慢查询"与redis定义慢查询的时间阈值有关，Redis提供了slowlog-log-slower-than和slowlog-max-len两个配置，slowlog-log-slower-than指当redis命令的执行时间超过该值时，redis会将其记录在redis的慢查询日志中，slowlog-max-len表示记录的条数（超过时会只存储最新的slowlog-max-len条），slowlog-log-slower-than的默认值为10000us，也就是一般来说，redis命令执行时间超过10ms时，我们认为产生了慢查询,redis慢查询日志记录的是执行时间，没有慢查询，并不表示客户端没有超时问题，有可能网络传输有延迟，也有可能排队的命令比较多，导致redis查询也很慢。

产生慢查询有哪些原因？

在业务使用过程中，我们发现redis使用上出现慢查询的原因有主要以下几种：

使用复杂度过高的命令
大key问题
集中过期

如何解决慢查询问题？

针对上述的原因，下面逐个给出导致慢查询的原因细节，并提出对应解决redis慢查询的有效方法。

使用复杂度过高的命令

负责的命令一般指O(N)以上的命令，比如sort、sunion、zunionstore聚合类的命令，或是O(N)类的命令，但是N的值由于业务原因特别大。
对于O(N)以上的命令，redis在操作内存数据时，耗时过高，会耗费更多的cpu资源，导致查询变慢。对于O(N)类的命令，由于N的值特别大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。
除此之外，我们都知道，Redis 是单线程处理客户端请求的，如果你经常使用以上命令，那么当 Redis 处理客户端请求时，一旦前面某个命令发生耗时，就会导致后面的请求发生排队，对于客户端来说，响应延迟也会长。

针对此类原因，我们一般有以下两个原则：

尽量不使用O(N)以上复杂度的命令，某些数据排序或聚合操作，可以放在客户端处理。
执行O(N)命令时，保证 N 尽量的小（推荐 N <= 300 经验值），每次获取尽量少的数据，让 Redis 可以及时处理返回。

大key问题

所谓大key问题其实并不是值key过大，实则值key对应的value的值过大，此类问题在SET / DEL这类命令中也常出现慢查询。
首先我们要了解下redis写入与删除数据做了什么：

写入数据:为该数据分配内存。
删除数据：释放该数据对应的内存空间。
很明显，当数据值比较大时，redis分配数据内存或释放空间内存都会比较耗时，针对大key问题，有以下建议：

尽量避免写入大key(不要写入无关的数据，数据实在过大可以进行拆分，通过多key存储)
如果你使用的 Redis 是 4.0 以上版本，用 UNLINK 命令替代 DEL，此命令可以把释放 key 内存的操作，放到后台线程中去执行，从而降低对 Redis 的影响
如果你使用的 Redis 是 6.0 以上版本，可以开启 lazy-free 机制（lazyfree-lazy-user-del = yes），在执行 DEL 命令时，释放内存也会放到后台线程中执行。

顺边提下检测大key的一个命令:

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 --bigkeys -i 0.01

输出结果会展示每种数据类型所占用的最大内存 / 拥有最多元素的 key 是哪一个，以及每种数据类型在整个实例中的占比和平均大小 / 元素数量。

其实，使用这个命令的原理，就是 Redis 在内部执行了 SCAN 命令，遍历整个实例中所有的 key，然后针对 key 的类型，分别执行 STRLEN、LLEN、HLEN、SCARD、ZCARD 命令，来获取 String 类型的长度、容器类型（List、Hash、Set、ZSet）的元素个数。

这里我需要提醒你的是，当执行这个命令时，要注意 2 个问题：

对线上实例进行 bigkey 扫描时，Redis 的 OPS 会突增，为了降低扫描过程中对 Redis 的影响，最好控制一下扫描的频率，指定 -i 参数即可，它表示扫描过程中每次扫描后休息的时间间隔，单位是秒
扫描结果中，对于容器类型（List、Hash、Set、ZSet）的 key，只能扫描出元素最多的 key。但一个 key 的元素多，不一定表示占用内存也多，你还需要根据业务情况，进一步评估内存占用情况

集中过期

集中过期产生的慢查询很容易被忽略，可能我们在业务上线时，并没有发生慢查询，而是业务运行时在某个时间点总是突然发生慢查询。为什么集中过期会导致慢查询呢？我们首先了解下redis的两种过期策略：

被动过期：只有当访问某个key时，才会检测该key是否已经过期，如果已经过期则从实例删除该key。
主动过期：redis内部存在一个定时任务，默认每间隔100毫秒就会从全局的过期哈希表里面随机取出20个key，然后删除其中过期的 key，如果过期 key 的比例超过了 25%，则继续重复此过程，直到过期 key 的比例下降到 25% 以下，或者这次任务的执行耗时超过了 25 毫秒，才会退出循环。

值得注意的是，主动过期key的定时任务是在redis主线程种执行的，也就是说如果在执行主动过期的过程中，出现了集中过期，那就需要大量删除过期 key ，那么此时应用程序在访问 Redis 时，必须要等待这个过期任务执行结束，Redis 才可以服务这个客户端请求，此时应用访问 Redis 就可能产生查询。

如果此时需要过期删除的是一个 bigkey，那么这个耗时会更久。而且，这个操作延迟的命令并不会记录在慢日志中。

因为慢日志中只记录一个命令真正操作内存数据的耗时，而 Redis 主动删除过期 key 的逻辑，是在命令真正执行之前执行的。

对于集中过期问题，有以下建议

避免集中过期，比如将过期时间随机化，添加一个随机的值，分散集中过期的key的过期时间，降低 Redis 清理过期 key 的压力
对于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

总结

本文介绍了redis慢查询的含义，列举了业务使用种常导致redis慢查询的几个原因以及对应的解决办法，希望大家有所收获。