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Redis进阶-如何从海量的 key 中找出特定的key列表 Scan详解

發布時間：2025/3/21 数据库 27 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Redis进阶-如何从海量的 key 中找出特定的key列表 Scan详解小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

需求
scan
scan基本使用
- 批量寫入一批模擬數據
字典的結構
scan 遍歷順序 (高位進位法)
漸進式 rehash
更多的 scan 指令
大 key 掃描 --bigkeys
使用scan的注意事項 20201101更新

需求

假設你需要從 Redis 實例成千上萬的 key 中找出特定前綴的 key 列表來手動處理數據，可能是修改它的值，也可能是刪除 key。那該如何從海量的 key 中找出滿足特定前綴的 key 列表來？

我們可以用 keys 來列出所有滿足特定正則字符串規則的 key .

192.168.18.131:8001> set artisan 1 OK 192.168.18.131:8001> set artisan2 2 -> Redirected to slot [6066] located at 192.168.18.132:8002 OK 192.168.18.132:8002> set artisan3 3 -> Redirected to slot [1939] located at 192.168.18.131:8001 OK 192.168.18.131:8001> set artisan4 4 -> Redirected to slot [14196] located at 192.168.18.132:8005 OK 192.168.18.132:8005> set artisan5 5 -> Redirected to slot [10069] located at 192.168.18.132:8002 OK 192.168.18.132:8002> 192.168.18.132:8002> keys * 1) "artisanKey" 2) "clusterArtisan" 3) "artisan2" 4) "ar" 5) "test" 6) "artisan5" 192.168.18.132:8002> keys artisan* 1) "artisanKey" 2) "artisan2" 3) "artisan5" 192.168.18.132:8002>

我這個是集群環境，有幾個key被分到了其他的slot上去了，所以看到的數據僅僅是當前slot的數據。

keys 優點呢，使用簡單

當然了，也有缺點

一次性列出所有滿足條件的 key. keys 算法是遍歷算法，復雜度是 O(n) ,如果數據量很大，會導致 Redis 服務卡頓，所有讀寫 Redis 的其它的指令都會被延后甚至會超時報錯，因為Redis 是單線程程序，順序執行所有指令，其它指令必須等到當前的 keys 指令執行完了才可以繼續。

咋辦呢？ ---------------> Redis在 2.8 版本中加入了scan指令.

scan

scan 相比keys 具備有以下特點:

復雜度雖然也是 O(n)，但是它是通過游標分步進行的，不會阻塞線程;
提供 limit 參數，可以控制每次返回結果的最大條數，limit 只是一個 hint，返回的結果可多可少;
同 keys 一樣，它也提供模式匹配功能;
服務器不需要為游標保存狀態，游標的唯一狀態就是 scan 返回給客戶端的游標整數;
返回的結果可能會有重復，需要客戶端去重復，這點非常重要;
遍歷的過程中如果有數據修改，改動后的數據能不能遍歷到是不確定的;
單次返回的結果是空的并不意味著遍歷結束，而要看返回的游標值是否為零

scan基本使用

批量寫入一批模擬數據

import redis.clients.jedis.HostAndPort; import redis.clients.jedis.JedisCluster; import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;import java.io.IOException; import java.util.HashSet; import java.util.Set;public class JedisClusterDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();config.setMaxTotal(20);config.setMaxIdle(10);config.setMinIdle(5);Set<HostAndPort> jedisClusterNode = new HashSet<HostAndPort>();jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.131", 8001));jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.131", 8004));jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.132", 8002));jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.132", 8005));jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.133", 8003));jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.18.133", 8006));JedisCluster jedisCluster = null;try {//connectionTimeout：指的是連接一個url的連接等待時間//soTimeout：指的是連接上一個url，獲取response的返回等待時間jedisCluster = new JedisCluster(jedisClusterNode, 6000, 5000, 10, "artisan", config);for (int i = 0; i < 10000; i++) {jedisCluster.set("{art}:clusterArtisan:" + i, "artisanValue:" + i);}System.out.println("DONE");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (jedisCluster != null)jedisCluster.close();}} }

scan 參數提供了三個參數:

第一個是 cursor 整數值
第二個是 key 的正則模式
第三個是遍歷的 limit hint。

第一次遍歷時，cursor 值為 0，然后將返回結果中第一個整數值作為下一次遍歷的 cursor。一直遍歷到返回的 cursor 值為 0 時結束。

192.168.18.132:8005> scan 0 match {art}:clusterArtisan:9* count 1000 1) "13848" 2) 1) "{art}:clusterArtisan:9927"2) "{art}:clusterArtisan:9660"3) "{art}:clusterArtisan:994"4) "{art}:clusterArtisan:934".................129) "{art}:clusterArtisan:9830"130) "{art}:clusterArtisan:9470" 192.168.18.132:8005>

將第一次的返回結果 13848 ，作為第二次的入參

192.168.18.132:8005> scan 13848 match {art}:clusterArtisan:9* count 1000 1) "11596" 2) 1) "{art}:clusterArtisan:9347"2) "{art}:clusterArtisan:9737"3) "{art}:clusterArtisan:9943"4) "{art}:clusterArtisan:9944".................122) "{art}:clusterArtisan:9744"123) "{art}:clusterArtisan:9256" 192.168.18.132:8005>

省略過程 …

依次，獲取，直到cursor為0 ，遍歷結束

192.168.18.132:8005> scan 13209 match {art}:clusterArtisan:9* count 10000 1) "0" 2) 1) "{art}:clusterArtisan:927"2) "{art}:clusterArtisan:9474"3) "{art}:clusterArtisan:9685"........................424) "{art}:clusterArtisan:9424" 192.168.18.132:8005>

我們發現limit 是 1000，但是返回的結果并不是返回1000個。因為這個 limit 不是限定返回結果的數量，而是限定服務器單次遍歷的字典槽位數量(約等于)。

如果將 limit 設置為 10，你會發現返回結果是空的，但是游標值不為零，意味著遍歷還沒結束。

比如

192.168.18.132:8005> scan 13822 match {art}:clusterArtisan:999* count 1000 1) "13209" 2) (empty list or set) 192.168.18.132:8005>

字典的結構

在 Redis 中所有的 key 都存儲在一個很大的字典中.

這個字典的結構和 Java 中的HashMap 一樣，是一維數組 + 二維鏈表結構.

第一維數組的大小總是 2^n(n>=0)，擴容一次數組大小空間加倍，也就是 n++。

scan 指令返回的游標就是第一維數組的位置索引，我們將這個位置索引稱為槽 (slot)。

如果不考慮字典的擴容縮容，直接按數組下標挨個遍歷就行了。

limit 參數就表示需要遍歷的槽位數，之所以返回的結果可能多可能少，是因為不是所有的槽位上都會掛接鏈表，有些槽位可能是空的，還有些槽位上掛接的鏈表上的元素可能會有多個。

每一次遍歷都會將 limit數量的槽位上掛接的所有鏈表元素進行模式匹配過濾后，一次性返回給客戶端。

scan 遍歷順序 (高位進位法)

scan 的遍歷順序非常特別。它不是從第一維數組的第 0 位一直遍歷到末尾，而是采用了高位進位加法來遍歷。之所以使用這樣特殊的方式進行遍歷，是考慮到字典的擴容和縮容時避免槽位的遍歷重復和遺漏.

高位進位法從左邊加，進位往右邊移動，同普通加法正好相反。但是最終它們都會遍歷所有的槽位并且沒有重復。

漸進式 rehash

Java 的 HashMap 在擴容時會一次性將舊數組下掛接的元素全部轉移到新數組下面。

如果 HashMap 中元素特別多，線程就會出現卡頓現象。Redis 為了解決這個問題，它采用漸進式 rehash。

它會同時保留舊數組和新數組，然后在定時任務中以及后續對 hash 的指令操作中漸漸地將舊數組中掛接的元素遷移到新數組上。這意味著要操作處于 rehash 中的字典，需要同時訪問新舊兩個數組結構。如果在舊數組下面找不到元素，還需要去新數組下面去尋找。

scan 也需要考慮這個問題，對與 rehash 中的字典，它需要同時掃描新舊槽位，然后將結果融合后返回給客戶端。

大 key 掃描 --bigkeys

[redis@artisan redis-5.0.3]$ ./bin/redis-cli -c -h 192.168.18.131 -p 8001 -a artisan --bigkeys Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.# Scanning the entire keyspace to find biggest keys as well as # average sizes per key type. You can use -i 0.1 to sleep 0.1 sec # per 100 SCAN commands (not usually needed).[00.00%] Biggest string found so far 'artisan3' with 1 bytes-------- summary -------Sampled 2 keys in the keyspace! Total key length in bytes is 15 (avg len 7.50)Biggest string found 'artisan3' has 1 bytes2 strings with 2 bytes (100.00% of keys, avg size 1.00) 0 lists with 0 items (00.00% of keys, avg size 0.00) 0 sets with 0 members (00.00% of keys, avg size 0.00) 0 hashs with 0 fields (00.00% of keys, avg size 0.00) 0 zsets with 0 members (00.00% of keys, avg size 0.00) 0 streams with 0 entries (00.00% of keys, avg size 0.00) [redis@artisan redis-5.0.3]$

如果你擔心這個指令會大幅抬升 Redis 的 ops 導致線上報警，還可以增加一個休眠參數。

--bigkeys -i 0.1

上面這個指令每隔 100 條 scan 指令就會休眠 0.1s，ops 就不會劇烈抬升，但是掃描的時間會變長.

[redis@artisan redis-5.0.3]$ ./bin/redis-cli -c -h 192.168.18.131 -p 8001 -a artisan --bigkeys -i 0.1

使用scan的注意事項 20201101更新

如果在scan的過程中如果有鍵的變化（增加、刪除、修改），遍歷效果可能會碰到如下問題：新增的鍵可能沒有遍歷到，遍歷出了重復的鍵等情況，也就是說scan并不能保證完整的遍歷出來所有的鍵，我們在使用的過程中需要考慮到這一點。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Redis进阶-如何从海量的 key 中找出特定的key列表 Scan详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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