Redisのデータ構造を扱う

目標

Redisの6つのデータ構造をそれぞれ目的に合わせて使い、運用で絶対に使ってはいけないコマンドとその代替手段を、体で覚えます。

なぜ重要なのか

RedisをStringだけで使うコードは、どこにでもあります。すべてJSONにシリアライズして入れ、取り出します。動作はしますが、1つのフィールドだけ変えたくても全体を読み、パースし、書き直す必要があり、同時に2つのリクエストがそうすると、片方が静かに上書きします。Hashを使えば、フィールド1つだけがアトミックに変わります。データ構造の選択1つが、競合状態をなくすのです。そして、このラボで必ず体に残すべきことがもう1つあります。Redisはコマンドを単一スレッドで処理するので、O(N)のコマンド1つが全面停止を起こします。キーが数百万個あるインスタンスでKEYS *1回が、数秒間すべてのリクエストを止めます。ステップ7のSCANは、そのためにあります。

ステップ

redis-cli PINGの結果を/root/rd/ping.txtに保存します。
app:hitsを3回増やします。値が3になっている必要があります。
user:42ハッシュにname、email、planの3つのフィールドを入れます。HLEN user:42が3になります。
feed:42リストにアクティビティを12件入れ、最近の10件だけが残るように切り詰めます。LLEN feed:42が10になります。
tag:redisとtag:cacheの2つの集合を作り、積集合を/root/rd/inter.txtに保存します。積集合の要素は2個である必要があります。
score:game1ソート済み集合にメンバー5個をスコアと一緒に入れます。ZCARDが5で、ZSCORE score:game1 p3が30です。
/root/rd/scan.shでuser:*パターンのキーをSCANですべて見つけ、/root/rd/scan.outに書きます。スクリプトにKEYSという文字列が入っていてはいけません。
/root/rd/mem.mdにMarkdownの表を作ります。行の見出しはstring、hash、list、set、zsetの5つで、bytes列にMEMORY USAGEの結果を書きます。

参考

リストの切り詰め: LTRIM feed:42 0 9
積集合: SINTER tag:redis tag:cache
SCANのループ: カーソル0から始め、返されたカーソルが0になるまで繰り返します
よくある間違い1は、KEYS *を使うことです。開発用の機械では速く、運用では障害になります。
よくある間違い2は、巨大なキーをDELで消すことです。UNLINKはバックグラウンドで回収します。

接続を確認する

redis-cli PINGの結果を/root/rd/ping.txtに保存してください。

redis-cliは、引数なしで実行すると対話モードになります。スクリプトでは、コマンドを引数として渡すほうがよいです。

Stringでカウンターを作る

app:hitsを3回増やしてください。値が3になっている必要があります。

増加コマンドは、キーがなくても0から始まります。アトミックであることが、このデータ構造をカウンターにする理由です。

Hashでオブジェクトを保存する

user:42ハッシュにname、email、planの3つのフィールドを入れてください。HLEN user:42が3になります。

フィールド単位で入れて取り出します。JSONを丸ごと入れるのと何が違うか、考えてみてください。

Listで最近のアクティビティを保つ

feed:42リストにアクティビティを12件入れ、最近の10件だけが残るように切り詰めてください。LLEN feed:42が10になります。

新しい項目は先頭に入れ、リストが長くならないように切り捨てます。切り詰めるコマンドが別にあります。

Setでタグの積集合を求める

tag:redisとtag:cacheの2つの集合を作り、積集合を/root/rd/inter.txtに保存してください。積集合の要素は2個である必要があります。

2つの集合の共通要素を求めるコマンドがあります。アプリケーション側のループでやってはいけません。

ZSetでスコアを管理する

score:game1ソート済み集合にメンバー5個をスコアと一緒に入れてください。ZCARDが5で、ZSCORE score:game1 p3が30です。

スコアとメンバーを一緒に入れます。入れたあと、特定のメンバーのスコアだけを取得できます。

KEYSの代わりにSCANで走査する

/root/rd/scan.shでuser:*パターンのキーをSCANですべて見つけ、/root/rd/scan.outに書いてください。スクリプトにKEYSという文字列が入っていてはいけません。

カーソルが0に戻るまで繰り返します。パターンマッチのオプションもあります。

データ構造ごとのメモリ比較表を作る

/root/rd/mem.mdにMarkdownの表を作ってください。行の見出しはstring、hash、list、set、zsetの5つで、bytes列にMEMORY USAGEの結果を書きます。

同じデータを別の構造で保存して、実際の使用量を測ります。キーごとの使用量を教えてくれるコマンドがあります。