So verwenden Sie Redis-Bit-Operationen

Der Redis-Testcode in diesem Artikel basiert auf der folgenden Umgebung:

Betriebssystem: Mac OS 64-Bit

Version: Redis 5.0.7 64-Bit

Laufmodus: Standalone-Modus

Redis-Bit-Betrieb

reids Die Bitoperation wird auch als Bit-Array-Operation, Bitmap, bezeichnet und bietet vier Befehle: SETBIT, GETBIT, BITCOUNT und BITTOP zum Betreiben binärer Bit-Arrays.

Sehen wir uns zunächst ein Beispiel für eine grundlegende Bedienung an

SETBIT

Syntax: SETBIT-Tastenoffsetwert

Das heißt: Befehlstastenoffset 0/1

Der Befehl setbit wird zum Schreiben verwendet Das Bit-Array gibt den binären Bit-Einstellungswert des Offsets an und es darf nur 1 oder 0 geschrieben werden. Wenn ein anderer Wert als 0 und 1 geschrieben wird, schlägt das Schreiben fehl:

GETBIT

Syntax: GETBIT-Tastenoffset

Das heißt: Befehlstastenoffset

Der Befehl gitbit wird verwendet, um den Binärwert am angegebenen Offset des Bitarrays abzurufen:

BITCOUNT

Syntax: BITCOUNT-Schlüssel

Das heißt: Befehlsschlüssel

Der Bitcount-Befehl wird verwendet, um die Anzahl der Binärbits mit einem Wert von 1 im Bitarray des angegebenen Schlüssels zu ermitteln Wert von Offset 0 als 1, teilweise Der Wert von Offset 10 ist 1 und der Wert von Offset 8 ist 0:

BITOP

Syntax: BITOP operation destkey key [key...]

Das heißt: Befehl Operationsergebnis Zielschlüssel Schlüssel1 Schlüssel2...

Der Befehl bitop kann eine (bitweises UND) oder (bitweises ODER) XOR-Operation (bitweises exklusives ODER) für die Schlüssel mehrerer Bitarrays ausführen und festlegen das Operationsergebnis an destkey Medium:

Analyse der zugrunde liegenden Datenstruktur

SDS ist eine Datenstruktur in Redis, die als Simple Dynamic String bezeichnet wird und binärsicher ist. In den meisten Fällen werden Zeichenfolgen in Redis mit SDS gespeichert.

data Struktur von SDS:

struct sdshdr {   #记录buff数组中已使用字节的数量   #也是SDS所保存字符串的长度   int len;   #记录buff数组中未使用字节的数量   int free;   #字节数组，字符串就存储在这个数组里   char buff[];  }

data Speicher Beispiel:

Picture Source "Redis -Design und -implementierung"

Atvantations of SDS:

1. hongmeng offizielle strategische Zusammenarbeit und Co -Konstruktion - Harmonyos Technology Community

2. Die zeitliche Komplexität beträgt O(1)

3. Beseitigen Sie den Pufferüberlauf.

4. Reduzieren Sie die Anzahl der erforderlichen Speicherneuzuweisungen beim Ändern der Zeichenfolgenlänge.

5. Binärsichere API-Operationen. Kompatibilitätsteil C-String-Funktion

6. Eine ausführliche Einführung in SDS finden Sie im Artikel „Redis Design und Implementierung“.

Das Bitarray in Redis wird im String-String-Datenformat gespeichert, und das String-Objekt verwendet die oben erwähnte einfache dynamische String-Datenstruktur von SDS.

Bildquelle „Redis Design and Implementation“

Jeder weiß, dass ein Byte mit 8 Binärbits gespeichert wird, also 8 Nullen oder Einsen, das heißt, ein Byte kann die Dezimalzahl 0 speichern. Die Zahl ~127 umfasst alles Zahlen, englische Groß- und Kleinbuchstaben und Satzzeichen. 1Byte = 8bit In der DIS-Speicherwelt besteht jedes Byte zunächst auch aus 8 Bits Sie sind alle:

0 0 0 0 0 0 0 0

Die Bitoperation besteht darin, den entsprechenden Offset-Offset auf 0 oder 1 zu setzen, beispielsweise das dritte Bit auf 1 zu setzen ist:

0 0 0 0 1 0 0 0  #对应redis操作即：  setbit key 3 1

Auf dieser Basis, wenn Sie den Offset auf 13 setzen möchten, wird die Position auf 1 gesetzt, das heißt:

setbit key 13 1  #对应redis中的存储为：  0 0 1 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 1 0 0 0

Zeitkomplexität

GETBIT-Befehlszeitkomplexität O(1)

STEBIT-Befehlszeitkomplexität O(1)

BITCOUNT Befehlszeitkomplexität O(n)

BITOP-Befehlszeitkomplexität O(n), O(n2)

Schauen wir uns an, warum die Zeit Die Komplexität der Befehle GETBIT und SETBIT beträgt O(1). Wenn der Wert des SETBIT-Schlüssels 10086 1 ist, werden die Reids wie folgt berechnet:

Ermitteln Sie, welches Byte in das Bitarray geschrieben werden soll: 10086÷8=1260 , müssen Sie das Byte bei Index 1260 des Bit-Arrays schreiben
Holen Sie sich die Bitnummer dieses zu schreibenden Bytes: 10086 mod 8 = 6. Der Index dieses Bytes muss auf 6 geschrieben werden, was dem 7. Bit entspricht .

Anhand dieser beiden Berechnungsmethoden können Sie deutlich erkennen, dass GETBIT und SETBIT von Bitoperationen konstante Berechnungen sind, sodass ihre zeitliche Komplexität O (1) ist.

Der Befehl BITCOUNT muss alle Elemente des gesamten Bitarrays durchlaufen, um zu berechnen, wie viele Elemente einen Wert von 1 haben. Natürlich verfügt Redis über eine Reihe komplexer Optimierungsalgorithmen zum Ausführen des Bitcount-Befehls Bei Bits mit Big Data ist die Kernidee jedoch immer noch dieselbe, nämlich nichts anderes als die Reduzierung der Anzahl teilweiser Durchquerungsabfragen. Wenn 128 Bit explizit als ein Durchlauf verwendet werden, entspricht die Anzahl der Durchläufe, die er durchqueren muss, allen Ziffern geteilt durch 128.

Der BITTOP-Befehl verfügt je nach Vorgängen über unterschiedliche Ausführungsmethoden. Für eine UND-Verknüpfung müssen Sie beispielsweise überprüfen, ob der Bitwert 1 ist.

Speicherplatzberechnung

Basierend auf der obigen Einführung können wir wissen, wie der belegte Speicher mithilfe von Redis-basierten Bit-Array-Daten berechnet wird Struktur zum Speichern der Datengröße. Wenn es beispielsweise 10 Milliarden Daten gibt, ist das erforderliche Byte-Array:

1000000000÷8÷1024÷1024≈119.21MB

Das heißt, es muss nur sein Speichern Sie 1 Milliarde Daten. Der Speicherplatz beträgt etwa 119 MB, was für die aktuellen 16G- und 32G-Clusterversionen von Redis kein Problem darstellt.

Es ist zu beachten, dass der Startversatz nicht sehr groß sein sollte. Dadurch müssen wir beispielsweise nur wenige speichern Hundert Daten, aber der Offset ist sehr groß, was zu einer großen Verschwendung von Speicherplatz führt.

Anwendungsszenario

In der tatsächlichen Projektentwicklung gibt es viele Unternehmen, die für die Implementierung mit Redis-Bits geeignet sind.

Benutzeranmeldeszenario

Die tägliche Datumszeichenfolge wird als Schlüssel verwendet, die Benutzer-ID wird als Offset verwendet und die Der tägliche Anmeldestatus des Benutzers wird gezählt Rate usw. können alle mithilfe von Redis-Bit-Arrays gespeichert werden. Wenn der Benutzer aktiv ist, verwenden Sie das Tagesdatum als Schlüssel und schreiben Sie den Offset als Bitwert 1 der Benutzer-ID.

Das Gleiche gilt für den monatlichen Lebensunterhalt.

Ob der Benutzer online ist und wie viele Personen insgesamt online sind

Verwenden Sie dasselbe Bit-Array und legen Sie den Bit-Offset der Benutzer-ID fest Zuordnen zu 1 zeigt an, dass online, auf 0 gesetzt ist, um anzuzeigen, dass es offline ist. Es kann die Statistiken der Online- und Offline-Anfragen der Benutzer sowie die Gesamtzahl der Personen, die online sind, erfassen. Wenn es Neuigkeiten gibt, wird dem Benutzer ein kleiner roter Punkt angezeigt Nachricht.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo verwenden Sie Redis-Bit-Operationen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!