大海捞针——scan

在Redis维护工作中，从实例的成千上万个key中找出特定前缀的key列表手动处理数据。Redis提供了一个简单粗暴的指keys用来列出所有满足特定正则字符串规则的key

这个指令有两个明显的缺点：

没有offset、limit参数，一次性吐出所有满足条件的key
keys算法是遍历算法，复杂度是O(n)，如果实例中有千万级以上的key，这个指令就会导致Redis服务卡顿，所有读写Redis的其他指令都会延后甚至会超时报错，因为Redis是单线程程序，顺序执行所有指令，其他指令必须等到当前的keys指令执行完了才可以继续

2.8版本加入了scan指令

复杂度虽然也是O(n)，但它是通过游标分步进行的，不会阻塞线程
提供limit参数，可以控制每次返回结果的最大条数，limit只是一个hint返回的结果可多可少。
同keys一样，它也提供模式匹配功能
服务器不需要为游标保存状态，游标的唯一状态就是scan返回给客户端的游标整数
返回的结果可能会是重复，需要客户端去重，这点非常重要
遍历的过程中，如果有数据修改，改动后的数据能不能遍历到是不确定的
单词返回的结果是空的并不意味着遍历结束，而要看返回的游标值是否为零

基本用法

scan提供了三个参数，第一个是cursor整数值，第二个是key的正则模式，第三个是遍历的limit hint。第一次遍历时，cursor值为0，然后将返回结果中第一个整数值作为下一次遍历的cursor，一直遍历到返回的cursor值为0时结束

scan 0 match key99* count 1000
scan 13976 match key99* count 1000

从上面的过程可以看出，虽然提供的limit是1000，但是返回的结果却只有10个左右。因为limit不是限定返回结果的数量，而是限定服务器单词遍历的字典槽位数量（约等于）。如果将limit设置为10，你会发现返回结果是空的，但是游标不为零，意味着遍历还没有结束

字典结构

在Redis中所有的key都存储在一个很大的字典中，它是一维数组，是二维链表结构，第一维数组的大小总是2^n，扩容一次数组，大小空间加倍

scan指令返回的游标就是第一维数组的位置索引，我们将整个位置索引称为槽，如果不考虑字典的扩容缩容，直接按数组下标挨个遍历。limit参数就表示需要遍历的槽位数，之所以返回的结果可能多可能少，是因为不是所有的槽位上都会挂接链表，有些可能是空的，还有些槽位上挂接的链表上的元素可能会多个，每次遍历都会将limit数量的槽位上挂接的所有链表元素进行模式匹配过滤后，一次性返回

scan遍历顺序

scan的遍历顺序非常特别，它不是从第一维数组的第0位一直遍历到末尾，而是采用高位进位加法来遍历，之所以所有这样特殊的方式进行遍历，是考虑到字典的扩容和缩容时避免槽位的遍历重复和遗漏

从图中可以看出高位进位加法从左边加，进位往右边移动，同普通加法正好相反。但是最终它们都会遍历所有的槽位并且没有重复

字典扩容

扩容，需要重新分配一个新的2倍大小的数组，然后将所有元素全部rehash挂到新的数组下面。rehash是将元素的hash值对数组长度进行取模运算，因为长度变量，所以每个元素挂接的槽位可能也发生了变化。

抽象一点说，假设开始槽位的二进制数是xxx，那么该槽位中的元素将被rehash到0xxx和1xxx

对比扩容、缩容前后的遍历顺序

假设遍历110这个位置

扩容后，当前槽位上所有的元素对应新的槽位0110和1110，直接从0110往后遍历，之前的所有槽位已经遍历过了，就避免了扩容后对已遍历过的槽位进行重复遍历
缩容后，当前槽位对应新槽位10，而10槽位上的是010和110挂接的元素融合，010已经遍历过了会重复遍历

渐进式rehash

redis扩容采用渐进式rehash，需要同时保留旧数组和新数组，scan也要同时扫描旧槽位和新槽位，返回客户端

大key扫描

扩容的时候回一次性申请更大的一块内存，导致卡顿
内存一次性回收，也会卡顿
数据迁移卡顿

如何定位大key

使用scan指令，对于扫描出来的每一个key，使用type指令获取key的类型，然后使用对应数据结构的size或者len来得到大小，进行排序展示

redis官方在redis-cli指令中提供扫描功能

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 --bigkeys -i 0.1

redis-scan（九）