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    分析Redis中bitmap的用法(示例场景讲解)

    藏色散人藏色散人2021-07-17 16:02:47转载208

    在Redis中我们经常用到set,get等命令,细心的你有没有发现,还有几个相似的命令叫setbit,getbit,它们是用来干嘛的?

    BitMap是什么

    就是通过一个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。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。

    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。

    setbit命令介绍

    指令 SETBIT key offset value
    复杂度 O(1)
    设置或者清空key的value(字符串)在offset处的bit值(只能0或者1)。

    空间占用、以及第一次分配空间需要的时间

    在一台2010MacBook Pro上,offset为2^32-1(分配512MB)需要~300ms,offset为2^30-1(分配128MB)需要~80ms,offset为2^28-1(分配32MB)需要~30ms,offset为2^26-1(分配8MB)需要8ms。<来自官方文档>
    大概的空间占用计算公式是:($offset/8/1024/1024)MB

    使用场景一:用户签到

    很多网站都提供了签到功能(这里不考虑数据落地事宜),并且需要展示最近一个月的签到情况,如果使用bitmap我们怎么做?一言不合亮代码!

    <?php
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1');
    
    //用户uid
    $uid = 1;
    
    //记录有uid的key
    $cacheKey = sprintf("sign_%d", $uid);
    
    //开始有签到功能的日期
    $startDate = '2017-01-01';
    
    //今天的日期
    $todayDate = '2017-01-21';
    
    //计算offset
    $startTime = strtotime($startDate);
    $todayTime = strtotime($todayDate);
    $offset = floor(($todayTime - $startTime) / 86400);
    
    echo "今天是第{$offset}天" . PHP_EOL;
    
    //签到
    //一年一个用户会占用多少空间呢?大约365/8=45.625个字节,好小,有木有被惊呆?
    $redis->setBit($cacheKey, $offset, 1);
    
    //查询签到情况
    $bitStatus = $redis->getBit($cacheKey, $offset);
    echo 1 == $bitStatus ? '今天已经签到啦' : '还没有签到呢';
    echo PHP_EOL;
    
    //计算总签到次数
    echo $redis->bitCount($cacheKey) . PHP_EOL;
    
    /**
    * 计算某段时间内的签到次数
    * 很不幸啊,bitCount虽然提供了start和end参数,但是这个说的是字符串的位置,而不是对应"位"的位置
    * 幸运的是我们可以通过get命令将value取出来,自己解析。并且这个value不会太大,上面计算过一年一个用户只需要45个字节
    * 给我们的网站定一个小目标,运行30年,那么一共需要1.31KB(就问你屌不屌?)
    */
    //这是个错误的计算方式
    echo $redis->bitCount($cacheKey, 0, 20) . PHP_EOL;

    使用场景二:统计活跃用户

    使用时间作为cacheKey,然后用户ID为offset,如果当日活跃过就设置为1
    那么我该如果计算某几天/月/年的活跃用户呢(暂且约定,统计时间内只有有一天在线就称为活跃),有请下一个redis的命令
    命令 BITOP operation destkey key [key ...]
    说明: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。
    说明:BITOP 命令支持 AND 、 OR 、 NOT 、 XOR 这四种操作中的任意一种参数

    //日期对应的活跃用户
    $data = array(
    '2017-01-10' => array(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10),
    '2017-01-11' => array(1,2,3,4,5,6,7,8),
    '2017-01-12' => array(1,2,3,4,5,6),
    '2017-01-13' => array(1,2,3,4),
    '2017-01-14' => array(1,2)
    );
    
    //批量设置活跃状态
    foreach($data as $date=>$uids) {
      $cacheKey = sprintf("stat_%s", $date);
      foreach($uids as $uid) {
        $redis->setBit($cacheKey, $uid, 1);
      }
    }
    
    $redis->bitOp('AND', 'stat', 'stat_2017-01-10', 'stat_2017-01-11', 'stat_2017-01-12') . PHP_EOL;
    //总活跃用户:6
    echo "总活跃用户:" . $redis->bitCount('stat') . PHP_EOL;
    
    $redis->bitOp('AND', 'stat1', 'stat_2017-01-10', 'stat_2017-01-11', 'stat_2017-01-14') . PHP_EOL;
    //总活跃用户:2
    echo "总活跃用户:" . $redis->bitCount('stat1') . PHP_EOL;
    
    $redis->bitOp('AND', 'stat2', 'stat_2017-01-10', 'stat_2017-01-11') . PHP_EOL;
    //总活跃用户:8
    echo "总活跃用户:" . $redis->bitCount('stat2') . PHP_EOL;

    假设当前站点有5000W用户,那么一天的数据大约为50000000/8/1024/1024=6MB

    使用场景三:用户在线状态

    前段时间开发一个项目,对方给我提供了一个查询当前用户是否在线的接口。不了解对方是怎么做的,自己考虑了一下,使用bitmap是一个节约空间效率又高的一种方法,只需要一个key,然后用户ID为offset,如果在线就设置为1,不在线就设置为0,和上面的场景一样,5000W用户只需要6MB的空间。

    //批量设置在线状态
    $uids = range(1, 500000);
    foreach($uids as $uid) {
      $redis->setBit('online', $uid, $uid % 2);
    }
    //一个一个获取状态
    $uids = range(1, 500000);
    $startTime = microtime(true);
    foreach($uids as $uid) {
      echo $redis->getBit('online', $uid) . PHP_EOL;
    }
    $endTime = microtime(true);
    //在我的电脑上,获取50W个用户的状态需要25秒
    echo "total:" . ($endTime - $startTime) . "s";
    
    /**
    * 对于批量的获取,上面是一种效率低的办法,实际可以通过get获取到value,然后自己计算
    * 具体计算方法改天再写吧,之前写的代码找不见了。。。
    */

    推荐学习:《redis视频教程

    以上就是分析Redis中bitmap的用法(示例场景讲解)的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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