redis如何通过位图法记录在线用户的状态-创新互联

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前言

在进入今天的主题前,先简单地解释下Redis中的位图到底是什么。Redis官方文档对于位图的介绍如下:

位图不是一个真实的数据类型,而是定义在字符串类型上的面向位的操作的集合。由于字符串类型是二进制安全的二进制大对象,并且大长度是 512MB,适合于设置 2^32个不同的位。

位操作分为两组:常量时间单个位的操作,像设置一个位为 1 或者 0,或者获取该位的值。对一组位的操作,例如计算指定范围位的置位数量。

位图的大优势是有时是一种非常显著的节省空间来存储信息的方式。例如,在一个系统中,不同用户由递增的用户 ID 来表示,可以使用 512MB 的内存来表示 400 万用户的单个位信息(例如他们是否需要接收信件)。

简而言之,位图操作是用来操作比特位的,其优点是节省内存空间。为什么可以节省内存空间呢?假如我们需要存储100万个用户的登录状态,使用位图的话最少只需要100万个比特位(比特位1表示登录,比特位0表示未登录)就可以存储了,而如果以字符串的形式存储,比如说以userId为key,是否登录(字符串“1”表示登录,字符串“0”表示未登录)为value进行存储的话,就需要存储100万个字符串了,相比之下使用位图存储占用的空间要小得多,这就是位图存储的优势。

这几天在工作中,遇到一个case,就是需要自己实现一个IM在线用户状态的记录,当时查了很多中实现方式,今天来分享一下

主要思想

构造一个位图,里面存的是二进制数据,如:1 0 1 0 1 0 1,通过修改userId对应位置上的0和1来修改用户在线状态,由于默认值为0,所以1代表用户处于在线状态,0代表用户处于离线状态,如图:

redis如何通过位图法记录在线用户的状态
构造了Mon、Thus、Web三个位图

构造了Mon、Thus、Web三个位图,对于Mon来说,userId=1的用户处于在线状态,userId=2的用户处于离线状态,userId=3的用户处于在线状态,当userId=10的用户上线后,就把第10位上值变成1

空间预估

二进制数据1位为1bit

1千兆字节(gb)=8589934592比特(bit)

理论上1G的内存可以记录85亿多的用户状态,如果userId不连贯,有的userId位数超过85亿位,可以使用一些算法、或者对userId按位分段来解决

使用命令

setbit key offset value 修改key中,第offset位的值为value

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

Setbit

getbit key offset 获取key中,第offset位上的value

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

getbit

bitcount key 统计key中,1的个数

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

bitcount

bitop op destKey key1 key2 ….. 其中op可以为AND(于)、OR(或)、NOT(非)、XOR(异或)
命令的主要作用是,给key1、key2..等,这种二进制数据,按位做逻辑运算,结果付到destkey中,没有setbit的位置默认为0

举个栗子

构造了Mon、Thus、Web三个位图,作为近三天登录状态的位图

redis如何通过位图法记录在线用户的状态
构造了Mon、Thus、Web三个位图

第一天
userId=10000,userId=9999,userId=8888的用户登录了

setbit mon 10000 1; 
setbit mon 9999 1; 
setbit mon 8888 1;

统计第一天在线用户量

bitcount mon

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

有三个用户登录

第一天有三个用户登录

第二天

userId=9999,userId=7777的用户登录了

setbit thus 9999 1; 
setbit thus 7777 1;

获取userId=7777用户在线状态

getbit thus 7777

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

7777用户处于登录状态

第三天
userId=9999,userId=6666的用户登录了

setbit web 9999 1;  
setbit web 6666 1;

获取三天都登录的用户数

bitop and resultand mon thus web;

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

获取三天都登录的用户数

获取三天内登陆过的用户数

bitop or resultor mon thus web;

redis如何通过位图法记录在线用户的状态

获取三天内登陆过的用户数

redis使用位图法记录在线用户的状态就为大家说到这里,欢迎大家来交流,指出文中一些说错的地方,让我加深认识。

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