在平时开发过程中,经常会有一些 bool 类型数据需要存取。比如记录用户一年内签到的次数,签了是 1,没签是 0。如果使用 key-value 来存储,那么每个用户都要记录 365 次,当用户成百上亿时,需要的存储空间将非常巨大。为了解决这个问题,Redis 提供了位图结构。
位图(bitmap)同样属于 string 数据类型。Redis 中一个字符串类型的值最多能存储 512 MB 的内容,每个字符串由多个字节组成,每个字节又由 8 个 Bit 位组成。位图结构正是使用“位”来实现存储的,它通过将比特位设置为 0 或 1来达到数据存取的目的,这大大增加了 value 存储数量,它存储上限为2^32
。
位图本质上就是一个普通的字节串,也就是 bytes 数组。您可以使用getbit/setbit
命令来处理这个位数组,位图的结构如下所示:
位图适用于一些特定的应用场景,比如用户签到次数、或者登录次数等。上图是表示一位用户 10 天内来网站的签到次数,1 代表签到,0 代表未签到,这样可以很轻松地统计出用户的活跃程度。相比于直接使用字符串而言,位图中的每一条记录仅占用一个 bit 位,从而大大降低了内存空间使用率。
Redis 官方也做了一个实验,他们模拟了一个拥有 1 亿 2 千 8 百万用户的系统,然后使用 Redis 的位图来统计“日均用户数量”,最终所用时间的约为 50ms,且仅仅占用 16 MB内存。
位图应用原理
某网站要统计一个用户一年的签到记录,若用 sring 类型存储,则需要 365 个键值对。若使用位图存储,用户签到就存 1,否则存 0。最后会生成 11010101... 这样的存储结果,其中每天的记录只占一位,一年就是 365 位,约为 46 个字节。如果只想统计用户