Redis中Bitmap的使用範例

2022-05-16 16:00:20

在日常開發過程中，經常會有一些 bool 型別資料需要存取。比如記錄使用者一年內簽到的次數，簽了是 1，沒簽是 0。如果使用 key-value 來儲存，那麼每個使用者都要記錄 365 次，當用戶成百上億時，需要的儲存空間將非常巨大。解決這個問題，可以使用redis中的點陣圖。

點陣圖（bitmap）同樣屬於 string 資料型別。Redis 中一個字串型別的值最多能儲存 512 MB 的內容，每個字串由多個位元組組成，每個位元組又由 8 個 Bit 位組成。點陣圖結構正是使用“位”來實現儲存的，它通過將位元位設定為 0 或 1來達到資料存取的目的，這大大增加了 value 儲存數量，它儲存上限為2^32。

點陣圖本質上就是一個普通的位元組串，也就是 bytes 陣列。您可以使用getbit/setbit命令來處理這個位陣列，點陣圖的結構如下所示：

點陣圖適用於一些特定的應用場景，比如使用者簽到次數、或者登入次數等。上圖是表示一位使用者 10 天內來網站的簽到次數，1 代表簽到，0 代表未簽到，這樣可以很輕鬆地統計出使用者的活躍程度。相比於直接使用字串而言，點陣圖中的每一條記錄僅佔用一個 bit 位，從而大大降低了記憶體空間使用率。

Redis 官方也做了一個實驗，他們模擬了一個擁有 1 億 2 千 8 百萬使用者的系統，然後使用 Redis 的點陣圖來統計“日均使用者數量”，最終所用時間的約為 50ms，且僅僅佔用 16 MB記憶體。

點陣圖應用原理

某網站要統計一個使用者一年的簽到記錄，若用 sring 型別儲存，則需要 365 個鍵值對。若使用點陣圖儲存，使用者簽到就存 1，否則存 0。最後會生成 00010101… 這樣的儲存結果，其中每天的記錄只佔一位，一年就是 365 位，約為 46 個位元組。如果只想統計使用者簽到的天數，那麼統計 1 的個數即可。

點陣圖操作的優勢，相比於字串而言，它不僅效率高，而且還非常的節省空間。

Redis 的位陣列是自動擴充套件的，如果設定了某個偏移位置超出了現有的內容範圍，位陣列就會自動擴充。

點陣圖常用命令

1) SETBIT命令

用來設定或者清除某一位上的值，其返回值是原來位上儲存的值。key 在初始狀態下所有的位都為 0 ，範例如下：

SETBIT key offset value

其中 offset 表示偏移量，從 0 開始。範例如下：

127.0.0.1:6379> SET user:1 a
OK
#設定偏移量offset為0
127.0.0.1:6379> SETBIT user:1 0 1
(integer) 0
#當對應位的字元是不可列印字元，redis會以16進位制形式顯示
127.0.0.1:6379> GET user:1
"xe1"

2) GETBIT命令

用來獲取某一位上的值。範例如下：

127.0.0.1:6379> GETBIT user:1 0
(integer) 1

當偏移量 offset 比字串的長度大，或者當 key 不存在時，返回 0。

redis> EXISTS bits
(integer) 0
redis> GETBIT bits 100000
(integer) 0

3) BITCOUNT命令

統計指定位區間上，值為 1 的個數。語法格式如下：

BITCOUNT key [start end]

範例如下：

127.0.0.1:6379> BITCOUNT user:1
(integer) 8

通過指定的 start 和 end 引數，可以讓計數只在特定的位元組上進行。start 和 end 引數和 GETRANGE 命令的引數類似，都可以使用負數，比如 -1 表示倒數第一個位， -2 表示倒數第二個位。.

4）Redis Bitop 命令

對一個或多個儲存二進位制位的字串 key 進行位元操作，並將結果儲存到 destkey 上

語法：operation 可以是 AND 、 OR 、 NOT 、 XOR 這四種操作中的任意一種：

BITOP AND destkey key [key …] ，對一個或多個 key 求邏輯並，並將結果儲存到 destkey 。
BITOP OR destkey key [key …] ，對一個或多個 key 求邏輯或，並將結果儲存到 - destkey 。
BITOP XOR destkey key [key …] ，對一個或多個 key 求邏輯互斥或，並將結果儲存到 destkey 。
BITOP NOT destkey key ，對給定 key 求邏輯非，並將結果儲存到 destkey 。

除了 NOT 操作之外，其他操作都可以接受一個或多個 key 作為輸入。

場景

統計當日活躍使用者

每日活躍統計建立一個bitmap鍵，當用戶活躍了根據使用者id的偏移量來設定
對應的位為1

使用者簽到

每個使用者建立一個點陣圖的鍵，以某一天為基礎，之後的天數距離這一天的天數為偏移量，
如果使用者點選了簽到，則設定對用的偏移位為1。

到此這篇關於Redis中Bitmap的使用範例的文章就介紹到這了,更多相關Redis Bitmap內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！